Conocimiento en Acción

MODELO EDUCATIVO INTEGRADO: Aulas Intelingentes en Escuelas Amables MÓDULO Nº 2: CONOCIMIENTO EN ACCIÓN: Copyright (c) 2012 por Esperanza Medina de Miranda Diseño Portada: María Miranda Colaboradoras: Julia Vizcardo

Sandra Choque EDITOR: Instituto CRECE Pje. Junín 104 - Vallecito Teléfono: 289664 E-mail: institutocrece@creceaqp.org Web: www.creceaqp.org Arequipa - Perú EDICIÓN: Primera Edición Setiembre - 2012 Arequipa Hecho el depósito legal en la Biblioteca Nacional del Perú: Nº 2012-11802 Esperanza Medina de Miranda Instituto CRECE de Educación y Productividad

IMPRESOR: Aguila Real Publicidad Integral: Calle Nueva 327, Of. 221 Galería Santa Fe Cercado Telf.: 231546 TIRAJE: 500 ejemplares

*PROHIBIDA LA REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL DE ESTA OBRA SIN PREVIA AUTORIZACIÓN ESCRITA DEL AUTOR Y DEL EDITOR

Arequipa, Setiembre del 2012

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AGRADECIMIENTO: Al Patronato Civil por la Calidad Educativa Regional (PACCER) por haber promocionado la obra evidenciendo su compromiso con el desarrollo de la educaci贸n de Arequipa

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PRESENTACIÓN Observa la posición del tablista que aparece en la figura. El ángulo que forman sus piernas, la coordinación entre brazos y piernas para mantener el equilibrio, sumado a la inteligencia que el hombre le pone al desafío de mantenerse en el pico de la ola, para aprovechar la fuerza del agua y llegar sano y salvo a la orilla del mar. Esta escena está cargada de ciencias, de física, de química, de biología, de matemáticas.

Escoge una situación de la vida cotidiana, cualquiera, y allí estarán las ciencias, interactuando, para explicar la vida, el movimiento, el progreso o el retroceso.

Por lo general no nos atraen ni la física, menos la química y qué decir de las matemáticas. Pero eso en gran parte se debe a que no las conocemos en su verdadero valor, y no las descubrimos presentes en todo lo que nos rodea, en lo que somos y tenemos, pues de ellas dependen muchas de nuestras decisiones y acciones.

La Obra “Conocimiento en acción”, te conduce a descubrir las ciencias en la vida cotidiana; aplicándolas en hacer experimentos interesantes, utilizando instrumentos de medición, encontrando nuevas formas de ver y hacer las cosas, para entender el mundo y mejorarlo.

Puesto que las ciencias, son conocimiento valioso, pueden ser utilizadas para bien o para mal. Por eso en esta propuesta se resalta el sentido de las ciencias, a favor de la vida, en todas sus formas, que se expresan y confluyen en la vida cotidiana.

Se trata de “aprender haciendo”, por lo que se requieren de las llamadas “actividades clave”. Estas son concebidas para crear y aplicar conocimiento, invitando a tomar posición crítica frente a hechos de la vida real, a imaginar alternativas y realizar cambios.

Son 5 las Actividades Clave: 1) 2) 3) 4) 5)

Experiencias Generadoras (EG): Los estudiantes viven experiencias interesantes, e inolvidables de alguna manera, en las que descubrirán el conocimiento que necesitan para iniciar el proceso de aprendizaje. Se logra así romper el hielo frente al tema, y crear un clima libre de tensión, en el que se conocen y acercan como personas.

Lecturas Generadoras (LG): Sobre textos especialmente elaborados referidos el tema de interés. Textos breves, motivadores, cargados del contenido objetivo, que provocarán sensaciones y reacciones en el lector, generando procesos de análisis, de reflexión, de formulación de propuestas, delineando rutas para pasar a la acción.

Tareas Inteligentes (TI): Es preciso complementar el trabajo en aula propiciando encuentros personales con la información. Las tareas inteligentes permiten tales encuentros demandando iniciativa, creatividad y raciocinio para obtener los resultados o productos exigidos de manera explícita.

Trabajo Práctico (TP): Los estudiantes hacen uso intensivo de la inteligencia racional y lateral, desarrollando procesos guiados de aplicación del conocimiento, sobre la base de las actividades anteriores.

Actividades de Proyección: Son el producto cumbre del aprendizaje vivido; es decir, el momento de poner el conocimiento en acción. Es aquí donde se alcanza la sabiduría y se consolida un nuevo nivel de desarrollo de capacidades, expresado en el desempeño personal y grupal para trasmitir e irradiar cultura.

Los dos primeros módulos se refieren a la medición de distintas magnitudes y a la aplicación de la investigación al proceso de aprendizaje. De esta manera se establecen las bases de comprensión y habilidades para la aplicación del conocimiento que gradualmente se alcanza en los módulos posteriores.

La metodología permite desarrollar capacidades inteligentes poniendo el conocimiento en acción para entender y resolver aspectos de la realidad cotidiana del estudiante.

3

TABLA DE CONTENIDO:

Presentación

4

Pág.

03

Módulo Nº 1 MEDIR PARA CONOCER VIVENCIA GENERADORA: Medir para Conocer MEDICIÓN DE LONGITUD: Unidad a emplear: el Centímetro (cm) MEDICIÓN DE TEMPERATURA: Unidad a emplear: Grados Centígrados MEDICIÓN VOLUMEN: Unidad a emplear: Centímetros Cúbicos (cc) MEDICIÓN DEL CAUDAL: Unidad a emplear: Centímetros Cúbicos por Segundo (cc/seg) MEDICIÓN DEL PESO: Unidad a emplear: Gramos (gr) MEDICION DE LA DENSIDAD: Unidad a emplear: Gramos por Centímetro Cúbico (gr/cc)

05 06 06 07 08 08 09 09

Módulo Nº 2: BASES DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Lectura Generadora: Investigación Científica y Tecnológica para APRENDER CREANDO MÉTODO CIENTÍFICO EN EL APRENDIZAJE CREATIVO ETAPAS DE UNA INVESTIGACIÓN

11 13 15 16

Módulo Nº 3: EL PODER DE LOS FLUIDOS TEMA: FLUJO DE FLUIDOS; Experiencia Generadora “El FLUIDIGRAMA” FICHA DE ANÁLISIS DEL PERFIL DE UN FLUIDO Propiedades de los fluidos: Ficha de Análisis: El perfil de los fluidos

19 20 23 24

Módulo Nº 4: EL CARÁCTER DE LOS FLUIDOS DESCUBRIENDO EL CARÁCTER DE LOS FLUIDOS Laminuridad y Turbulencia Formando Opinión y Tomando Posición Frente a la Realidad PRÁCTICA Nº 1: DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL NÚMERO DE REYNOLDS

25 26 27 31 34

Módulo Nº 5: FUERZAS Y MOVIMIENTO Experiencia Generadora “CARRERA DE MOVI BRAINS” Píldora de información PIN Lectura Generadora: Acción y Reacción Práctica Nº 1: Experimento para determinar la fuerza de razonamiento Determinación de la velocidad y la aceleración de un móvil

37 38 39 42 46 47

Módulo Nº 6: EL SISTEMA CARDIOVASCULAR EL SISTEMA CARDIOVASCULAR Lectura Generadora: EL SISTEMA CARDIOVASCULAR Afirmando conceptos básicos Analizando la Lectura Generadora Formando Opinión y Tomando Posición Frente a la Realidad Identificando Problemas Relevantes ¡Ciencia y Tecnología en Acción!

Práctica: Simulación del trabajo que realiza el corazón

48 49 50 53 54 57 58 58 59

Módulo Nº 7: BIODIVERSIDAD Y EL ADN Vivencia Generadora: Carnaval del ADN Lectura Generadora: La Biodiversidad del Perú y su importancia estratégica ¿Cómo extraer adn de cualquier cosa viviente?

62 63 64 68

Módulo Nº 8: TOMEMOS EL SOL PARA ILUMINAR Vivencia Generadora: Capturando el Sol Lectura Generadora: Tomemos el sol... para iluminar nuestra vida y nuestra inteligencia Estrella del Conocimiento Práctica sobre Colectores Solares

69 70 71 74 77

M贸dulo N潞 1: MEDIR PARA CONOCER Temas:

Longitud Masa Volumen Temperatura Densidad Caudal

Conocimiento en Acción

VIVENCIA GENERADORA MEDIR PARA CONOCER

Pregunta “Rompe Hielo”: ¿Quién puede compartir una anécdota en la que por no haber medido o por haber medido mal, ocurrió algo indeseable?

Ejemplo: Fui a la costurera y me tomó medidas para hacerme un vestido para un compromiso. Muy segura de sí misma me dijo, su vestido se lo entrego en tres días. Pregunté si no necesitaba probarme en el proceso. Me dijo que no.

Quedé muy impresionada y salí contenta, parecía muy competente. Cuando llegó el momento de usarlo, me quedaba muy estrecho y no pude ponérmelo.

Vivencia Generadora: MIDE, MIDE, PIENSA Y….¡¡ CRECE!!

Organizados en grupos de 5 a 7 personas, los participantes deberán medir distintas magnitudes: longitud, masa, volumen, temperatura, tiempo, caudal y densidad. VIVE LA AVENTURA DE MEDIR PARA CONOCER MEJOR EL MUNDO QUE TE RODEA.

MEDICIÓN DE LONGITUD

Unidad a emplear: el Centímetro (cm)

1)

Usando una CINTA MÉTRICA, Medir las dimensiones de la Mesa de trabajo para determinar: a) Si el área de su tablero alcanza para que se sienten 6 personas, sabiendo que cada persona requiere 0,12 m2 , sabiendo que 0.12 m2 es igual a ……………… cm2 . b) Si debajo de la mesa se podría colocar una CAJA DE CARTÓN que mide 1 m de ancho x 1 m de largo x 1 m de alto, sabiendo que 1m es igual a ………….. cm.

CINTA MÉTRICA

TABLA DE ROCOJO DE DATOS SOBRE LAS DIMENSIONES DE LA MESA

Número de Mediciones

Longitud Mesa (L)

Longitud Promedio (Lp) (L1+L2+L3) 3

Ancho Mesa (l)

cm

cm

cm

Ancho Promedio (lp) (l1+l2+l3) 3

Área Promedio

cm

cm2

Lp x lp

1

a) ¿Cuántas personas se pueden sentar? ................. b) ¿Se podrá colocar la CAJA DE CARTÓN debajo de la mesa? ........................

2 3 Suma: 2)

Empleando un VERNIER, medir el diámetro de 3 tubos: Tubo A, Tubo B, Tubo C, y el diámetro de 2 válvulas: Válvula 1 y Válvula 2. Conociendo las medidas, conectar las válvulas con sus respectivos tubos. Para convertir centímetros (cm) a pulgadas (pulg), se sabe que 1 pulgada equivale a 2,4 centímetros.

OBJETOS

Diámetros (D) cm

APRECIACIONES SOBRE LOS RESULTADOS

pulg

Tubo A Tubo B Tubo C Válvula 1 Válvula 2

6

APRECIACIONES SOBRE LOS RESULTADOS

Fuerza y Movimiento

LA VÁLVULA 1 DEBE CONECTARCE CON EL TUBO …….

LA VÁLVULA 2 DEBE CONECTARCE CON EL TUBO …….

VERNIER DIGITAL

Conocimiento en Acción

MEDICIÓN DE TEMPERATURA

Unidad a emplear: Grados Centígrados (oC)

1)

Empleando un TERMÓMETRO de mercurio, realizar las pruebas Nº 1 y Nº 2, que se detallan a continuación.

Prueba Nº 1: Medir la temperatura de ½ litro de agua, equivalente a 500 centímetros cúbicos (cc). Para ello calentar en un hervidor, hasta que hierva, con la finalidad de determinar la Temperatura a la que hierve el agua (Punto de de Ebullición del Agua) en Arequipa. Anote sus datos en las tablas respectivas.

Prueba Nº 2: Medir la temperatura de 250 cc. de agua que se está calentando en un hervidor, hasta que hierva, con la finalidad de determinar el Punto de Ebullición del Agua en Arequipa. Anote sus datos en las tablas respectivas.

TABLA DE REGISTRO DEL CALENTAMIENTO DE 500 CC. Tiempo (Seg)

Temperatura (ºc)

APRECIACIONES SOBRE LOS RESULTADOS

TABLA DE REGISTRO DEL CALENTAMIENTO DE 250 CC. Tiempo Temperatura (Seg) (ºc)

¿A qué temperatura empezó a hervir el agua?

APRECIACIONES SOBRE LOS RESULTADOS ¿En que tiempo comenzó a hervir?

Comparando con la Práctica Nº 1, señale una semejanza importante, y una diferencia importante?

Semejanza: _______________ _________________________ Diferencia: ________________________

¿Cuál es el punto de ebullición del agua en Arequipa?

2)

TERMÓMETRO DE MERCURIO

Emplenado un TERMÓMETRO DIGITAL medir la temperatura de 250 cc de agua caliente que se enfría. La Prueba Nº 3, consiste en dejar que se enfríe naturalmente. La Prueba Nº 4, consiste en hacer lo posible porque se enfríe rápido (soplar sobre el líquido por ejemplo).

Registrar la velocidad de enfriamiento en las tablas respectivas.

PRUEBA Nº 3: ENFRIAMIENTO NATURAL

Tiempo (Seg)

Temperatura (ºc)

APRECIACIONES SOBRE LOS RESULTADOS

PRUEBA Nº 4: ENFRIAMIENTO FORZADO Tiempo Temperatura (Seg) (ºc)

APRECIACIONES SOBRE LOS RESULTADOS

¿Cuál fue la temperatura INICIAL?

¿Cuál fue la temperatura INICIAL?

Ti = ________ oC

Ti = ________ oC

¿Cuál fue la temperatura FINAL?

¿Cuál fue la temperatura FINAL?

Tf = ________ oC

Tf = ________ oC

¿Cuál fue el tiempo total empleado?

¿Cuál fue el tiempo total empleado?

Θtotal = ________ Seg.

Θtotal = ________ Seg.

¿Tomando como datos: Ti Tf y Θtotal ¿Cómo calcularías la velocidad de enfriamiento?

¿Tomando como datos: Ti Tf y Θtotal ¿Cómo calcularías la velocidad de enfriamiento?

Pregunta Final: ¡Cuántas veces más rápido se enfrió el agua de enfriamiento forzado respecto a la otra? ¿Qué operaciones tendrías que hacer para averiguarlo?

Respuesta:______veces.

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Conocimiento en Acción

MEDICIÓN VOLUMEN

Unidad a emplear: Centímetros Cúbicos (cc)

Se tiene una jarra vacía, que se desea llenar con agua. Para ello vamos a realizar dos pruebas.

PRUEBA Nº 1: Empleando UNA PROBETA DE 250 cc. Llenar la jarra. Contar cuántas probetas de 250 cc se necesitaron para lograrlo.

Se necesitaron ………. Probetas de 250 cc.

Pregunta Final: ¿ Qué volumen de agua contiene la jarra? ¿Qué operaciones tendrías que hacer para averiguarlo?

¿Cuál es la respuesta a la Pregunta Final?

El volumen de agua contenido en la jarra es: ........................ cc

PRUEBA Nº 2: Empleando UNA PROBETA DE 500 cc. llenar la jarra. Contar cuántas probetas de 500 cc se necesitaron para lograrlo. ¿Qué operaciones tendrías que hacer para averiguarlo?

¿Cuál es la respuesta a la Pregunta Final?

El volumen de agua contenido en la jarra es: ........................ cc

MEDICIÓN DEL CAUDAL Unidad a emplear: Centímetros Cúbicos por Segundo (cc/seg)

Se entiende por CAUDAL a la medida combinada de volumen de un líquido que fluye dividido entre el tiempo que demora en fluir. Las unidades del CAUDAL son por eso: unidad de volumen / unidad de tiempo. Por ejemplo: centímetros cúbicos/segundo (cc/seg); o litros/minuto (lt/min); o metros cúbicos/hora (m3/hr).

Los medidores que coloca SEDAPAR en nuestro domicilio, miden el caudal del agua que consumimos y con ese dato, calcula cuánto debemos pagar.

En el Módulo de medición de caudales, hay varios circuitos de tuberías y sus respectivas válvulas o caños para regular la salida de líquido. Realizar las siguientes pruebas:

CAUDAL DE AGUA

PRUEBA Nº1: Para cada circuito de tuberías, medir el caudal: a) Con la válvula totalmente abierta. b) Con la Válvula cerrada a la mitad.

TUBO 1 Número de Mediciones

Válvula totalmente abierta Volumen cc

Tiempo seg

Válvula cerrada a la mitad

Caudal (cc/seg)

Volumen cc

Tiempo seg

Caudal (cc/seg)

APRECIACIONES SOBRE LOS RESULTADOS ¿Son diferentes los caudales?___SI ___NO Explique los resultados:

1 2 TUBO 2 Número de Mediciones

Válvula totalmente abierta Volumen cc

Tiempo seg

APRECIACIONES SOBRE LOS RESULTADOS

Válvula cerrada a la mitad Caudal (cc/seg)

Volumen cc

Tiempo seg

Caudal (cc/seg)

¿Son diferentes los caudales?___SI ___NO Explique los resultados:

1 2

Pregunta Final: ¿Qué se podría hacer para ahorrar el consumo de agua en nuestra vida diaria?

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Fuerza y Movimiento

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MEDICIÓN DEL PESO

Unidad a emplear: Gramos (gr) Conocer el peso de las cosas, nos sirve de mucho, y en ciertos casos puede ser asunto de vida o muerte.

Por ejemplo: Un avión puede soportar un determinado peso para mantenerse en el aire. Si por irresponsabilidad de los empleados, se permite que los pasajeros lleven equipaje que pese más de lo permitido, el avión está sobrecargado y podría venirse abajo en cualquier momento.

BALANZA DE PLATILLOS

Señala otro caso en que por no saber el peso o por tener un dato equivocado del peso de una cosa, surgen problemas o riesgos.

APRENDAMOS A PESAR CON EXACTITUD REALIZANDO LAS SIGUIENTES PRUEBAS: PRUEBA Nº1: Según los expertos, las mochilas que los escolares llevan cada día a clase no deben superar el 10 por ciento de su peso (10%), para evitar problemas de espalda. Tomando esto en cuenta, realizar las siguientes tareas: 1) Usando la BALANZA DE PLATILLOS o la BALANZA ELECTRÓNICA, determinar el peso de la mochila que se tiene a disposición, pesando cada componente: 4 libros, 4 cuadernos, 1 file, 1 cartuchera llena de colores y lapiceros, 1 juego de escuadras.

2) Empleando la BALANZA DE PIE, determinar el peso de cada estudiante del equipo de trabajo.

3) Calcular el 10% del peso de cada estudiante y comparar con el peso de la mochila, para responder a la siguiente pregunta:

¿Cuántos estudiantes pueden cargar la mochila sin poner en riesgo su salud?

Usar la Tabla siguiente para registrar los datos.

TABLA DE EVALUACIÓN DEL PESO Mochila Componentes

Peso gr

Estudiantes Nombres

Estudiantes Peso (gr)

10% del Peso De los estudiantes

Marque los casos en que pueden cargar la mochila

Peso total: PRUEBA Nº 2 Preparar 5 bolsitas con 100 gr de galletas de animalitos; y otras 5 con 150 gr. Esto será obsequiado a los estudiantes al finalizar la jornada. Escriban un mensaje en cada bolsita.

MEDICION DE LA DENSIDAD Unidad a emplear: Gramos por Centímetro Cúbico (gr/cc)

La densidad es la cantidad de masa que hay en una cantidad de volumen.

Comprender el significado de la densidad y saber medirla, es de mucha utilidad en la vida diaria. ¿Por qué flota un barco?... porque su densidad es menor que la del agua, debido a que está lleno de aire en sus distintos compartimentos, y lleva un número de personas y de carga que poseen una densidad total (peso total por unidad de volumen) menor que la del agua. En la figura se aprecia un bote tan sobrecargado de personas que corre el riesgo de hundirse.

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Conocimiento en Acción

¿Qué sucede si metes una pelota dentro del agua?

Cualquiera que ha experimentado esto, nota que la pelota trata de salir del agua con fuerza. En el laboratorio, puedes probarlo usando un globo pequeño y un balde.

Este comportamiento se debe a que la pelota o el globo, están llenos de aire, cuya densidad (masa por unidad de volumen), es menor que la del agua. ¿Qué sucede cuando el agua se congela?

En este caso las moléculas se cristalizan y el espacio entre cada molécula aumenta y es llenado por aire. Por tanto el hielo tiene menor densidad que el agua y por eso flota. Esto se ve en la superficie helada de los lagos y en los icebergs. Cuando el hielo se derrite, la densidad aumenta de nuevo. Este es un efecto importante para la estabilidad del techo: cuando el hielo y la nieve se acumulan en el tejado y se derriten, el aumento de la densidad del agua resultante puede ser suficiente para que el tejado se desmorone. ¿Qué sucede cuando se quiere transportar 500 Kg de madera y 500 Kg de Tecnopor?

Debido a que la densidad de la madera es mucho mayor que la del tecnopor, para transportar la madera, me bastará con 1 camión, pero para transportar la misma cantidad de tecnopor, necesitaré 3 o 4 camiones.

A continuación, realizaremos algunas pruebas para aprender a medir la densidad.

En todos los casos, vamos a emplear AGUA Y ACEITE. PRUEBA Nº1: MEDICION DE LA DENSIDAD EMPLEANDO UN PICNOMETRO. 1. Pesar el picnómetro vacío.

2. Llenar el picnómetro con agua hasta la marca que señala el tope de volumen.

3. Pesar el picnómetro lleno.

4. Aplicar la fórmula de la densidad y calcular la Densidad del AGUA. 5. Proceder de igual forma empleando ACEITE. PRUEBA Nº2: MEDICION DE LA DENSIDAD USANDO UNA PROBETA. 1. Pesar una probeta vacía de 250 cc.

2. Llenar con agua la probeta hasta lograr un volumen de 250 cc.

3. Pesar la Probeta llena de agua.

4. Aplicar la fórmula de la densidad y calcular la Densidad del AGUA. 5. Proceder de igual forma empleando ACEITE.

PICNÓMETRO

PROBETA

Para registrar los datos y realizar los cálculos, emplea las fichas siguientes. En las pruebas se usarán 2 tipos de Balanzas, para ver las diferencias según la precisión de los instrumentos.

FICHA Nº1: MEDICIÓN DE DENSIDADES EMPLEANDO UN PICNÓMETRO DENSIDAD DEL AGUA USANDO UN PICNÓMETRO

DENSIDAD DEL ACEITE USANDO UN PICNÓMETRO

Variables

Variables

Balanza 1

Balanza 2

Peso vacío (gr)

Peso vacío (gr)

Peso lleno (gr)

Peso lleno (gr)

Densidad (gr/cc)

Densidad (gr/cc)

Balanza 1

Balanza 2

FICHA Nº2: MEDICIÓN DE DENSIDADES EMPLEANDO UNA PROBETA DENSIDAD DEL AGUA USANDO UNA PROBETA DE 250cc Variables

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Balanza 1

Balanza 2

DENSIDAD DEL ACEITE USANDO UNA PROBETA DE 250 CC. Variables

Peso vacío (gr)

Peso vacío (gr)

Peso lleno (gr)

Peso lleno (gr)

Densidad (gr/cc)

Densidad (gr/cc)

Fuerza y Movimiento

Balanza 1

Balanza 2

Módulo Nº 2: BASES DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

TEMA: INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA MÉTODO CIENTÍFICO EN EL APRENDIZAJE CREATIVO ETAPAS DE UNA INVESTIGACIÓN

Conocimiento en Acción

Para convertirse en investigador(a) uno tiene primero que descubrirse a sí mismo, reconocerse como ser humano dotado de una gran capacidad inteligente, emocional y espiritual.

En forma simbólica, la figura que se muestra representa uno de los aspectos de la investigación, que incluye a todos los demás. La investigación ilumina la noche más oscura, porque es la inteligencia humana la energía, que produce el conocimiento necesario para entender y transformar la realidad.

El poder de la investigación reside en el poder de ser personas que buscan la verdad de las cosas, que ven más allá de los hechos y son capaces de imaginar nuevas situaciones.

De esta manera, el ser investigadores nos quita vendas de los ojos, puestas sea por la ignorancia, o por la imposición de ideas o teorías, y somos capaces de VER.

Por eso, un buen investigador(a) es altamente sensible y solidario, porque se trata de buscar y de encontrar; de imaginar y de crear, y eso requiere de acercarse y conocer a las personas y al mundo que nos rodea.

Es así como investigar exige: SER, SABER, HACER y CRECER, desarrollando nuestra inteligencia, afinando nuestros 5 sentidos y haciéndonos más humanos.

Introducción

El módulo “Bases de la Investigación Científica”, ofrece oportunidades para aprender creando, disfrutando de la alegría de trabajar en equipo, viviendo la gran aventura de descubrir cosas nuevas. Podremos conocer el arte de combinar la información, la experiencia y la inteligencia para producir conocimiento útil. Es una sensación como de volar alto y conquistar insospechados horizontes, y aterrizar en nuevas tierras desbordantes de vida y de promesas que alimentan nuestros sueños. Y todo empezó buscando.

Experiencia Generadora La Búsqueda del Tesoro Empleando acertijos se orienta a los equipos hacia el lugar donde se encuentra escondido el tesoro. En el proceso, deben observar, analizar imaginar, para deducir el lugar al que se refiere el acertijo.

Acertijo 1: Sufre día a día lo desagradable que es convivir con la basura.

Acertijo 2: Donde se ubica el que tiene el poder de hacer o no hacer en el aula.

Acertijo 3: Disfruta siempre del aire libre pero todo el mundo lo pisotea, principalmente los Lunes.

Acertijo 4: Donde el sol se rinde al tocar su copa.

Tesoro: Una manzana por grupo y algo más…

Al encontrarla, cada grupo repartirá equitativamente la manzana.

Reflexionando sobre lo vivido: Es momento de pensar lo que acabas de vivir. Para eso te alcanzamos las siguientes preguntas que las puedes responder luego de discutir en grupo: 1)

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¿Qué capacidades son las que más han usado para encontrar el tesoro?

Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acción

2)

¿Que se siente cuando uno busca algo?

3) ¿Qué se siente cuando uno encuentra lo que buscaba?

4) ¿Qué podría simbolizar la manzana encontrada como tesoro y compartida en relación a lo que significa investigar?

La experiencia vivida es similar a lo que van a vivir al poner el “Conocimiento en Acción”. ¡Bienvenidos a la aventura de ser investigadores!

Ahora te invitamos a leer y analizar la Lectura Generadora “Investigación Científica y Tecnológica para aprender creando”

Lectura Generadora Investigación Científica y Tecnológica para APRENDER CREANDO - Bases Este tema se presenta en forma pictórica, empleando ilustraciones que explican el contenido de los textos. Observa detenidamente cada lámina; imagina el significado y aprenderás el contenido

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Conocimiento en Acción

INVESTIGAR es: 1) Buscar y descubrir lo desconocido

2) Un camino para encontrar soluciones a problemas reales

Para realizar una investigación, todo investigador necesita de:

TEORÍA = Conocimientos PRÁCTICA = Experimentación

METODOLOGÍA = Formas de hacer las cosas

TEORÍA 3) Es una vía que conduce a crear cosas que no existen, a inventar.

LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA busca COMPRENDER la REALIDAD

En base a un procedimiento ORDENADO Y SISTEMÁTICO, RIGUROSO, CONTROLADO Y CRÍTICO apoyado en los conocimientos previos.

Genera mayor conocimiento Resuelve problemas científicos Responde a necesidades humanas

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Fuerza y Movimiento

Metodología PRÁCTICA LA INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA busca TRANSFORMAR LA REALIDAD

En base a un procedimiento ORDENADO Y SISTEMÁTICO, RIGUROSO, CONTROLADO Y CRÍTICO, apoyado en la ciencia y la experiencia previa: Optimiza o crea nuevas formas de hacer las cosas Resuelve problemas concretos de la sociedad

Conocimiento en Acción

El método científico, exige pasar: (1) de la teoría a la práctica imaginando modelos que representen la realidad que luego se comprueban con hechos y experiencias: CAPACIDAD DE DEDUCCIÓN.

(2) De la práctica a la teoría encontrando modelos que se ajusten a la realidad evaluada, dando lugar a nuevos Conceptos, Hipótesis o Leyes: CAPACIDAD DE INDUCCIÓN.

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Conocimiento en Acci贸n

informaci贸n

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Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acción

Experiencia Generadora Investigando sobre la Energía y los Fluidos Con ayuda de la “Columna de Energía” El trabajo y la energía son parte determinante del mundo en que vivimos. Tienen el poder de producir movimiento y acciones capaces de cambiar el estado de las cosas. Es muy importante conocer cómo lo logran, en qué consisten.

La Columna de Energía, representada en la Figura, nos ayudará en este propósito, pues nos permite ver y probar el poder y las características del movimiento, de la mano con la energía que lo genera.

En particular podremos analizar el llamado “movimiento rectilíneo uniformemente acelerado”. Un nombre algo complicado pero que describe las fuerzas que hacen caer a un cuerpo y el trabajo que es capaz de realizar.

Consiste de una columna de vidrio de sección transversal cuadrada, de 1 metro de largo, que se llena con agua, tal como indica la figura. Asimismo se cuenta con esferas de distinto peso y material: metal, vidrio, plástico.

Procedimiento: 1) Soltar las esferas, una por una.

2) En cada caso, medir el tiempo que tardan en recorrer la zona de agua.

3) Anotar los valores en la tabla de recojo de información.

4) De igual manera proceder por el lado del aire.

5) Repetir de (1) a (3), llenando la columna de energía con aceite doméstico.

6) Al finalizar las pruebas, calcular la velocidad en la zona del agua (vagua), en la zona del aceite (vaceite) y la velocidad en la zona del aire (vaire), según la fórmula de la velocidad:

7)

Calcular el Trabajo (W) realizado por la esfera en la zona del agua, donde para caer, ha tenido que vencer la resistencia del agua que la empuja hacia arriba (Ver Figura). Emplear la siguiente fórmula:

8)

Analizar los resultados y emitir conclusiones, con ayuda del cuestionario que se alcanza.

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Conocimiento en Acción

Preguntas de análisis de los resultados: 1) ¿Cómo se comporta la velocidad de los cuerpos en la zona del aire? ¿Varía para cada esfera o es constante?

2)

¿Cómo se comporta la velocidad en el agua? ¿Varía para cada esfera o es constante?

3)

¿Cómo influye el material de la esfera en la velocidad? a) En la zona del aire: b) En la zona del agua:

4)

¿Cuál de las esferas realiza más trabajo? ¿Por qué?

5)

¿Cómo influye la masa de las esferas en...? a) La velocidad: b) El Trabajo

Conclusiones: 1. ¿Qué aspecto de la experiencia te parece más interesante y por qué?

2.

Señala 3 cosas que hayas aprendido de esta experiencia: 1.

2.

3.

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Fuerza y Movimiento

M贸dulo N潞 3: EL PODER DE LOS FLUIDOS

TEMA: TIPOS DE FLUIDO Y SUS PROPIEDADES

Conocimiento en Acción

TEMA FLUJO DE FLUIDOS

Experiencia Generadora “El FLUIDIGRAMA” Los Fluidos, como el agua que sale de la manguera de la figura, son sustancias que poseen la capacidad de trasladarse de un lugar a otro, sea por sus propias características o por medio de fuerzas externas que impulsan su movimiento. En el proceso de fluir las sustancias sufren deformaciones según sean las condiciones de cambio de posición.

En nuestra vida diaria, tenemos relación con diversidad de fluidos, en muchos casos dependemos vitalmente de ellos. Por ejemplo, el aire, es un fluido gaseoso que nos proporciona el oxígeno que necesitamos para vivir; el agua líquida, la necesitamos para beber y saciar nuestra sed, para cultivar los campos, para asearnos. En esta oportunidad podrás explorar sobre la maravilla y diversidad de los fluidos, conociéndolos y aprendiendo a cuidarlos y aprovecharlos responsablemente.

Para entrar en calor en el tema, te invitamos a pasar un buen rato resolviendo el siguiente FLUIDIGRAMA. Se han colocado algunas letras de las palabras buscadas, como ayuda para que lo termines en tiempo record.

HORIZONTALES 1.1) Es un fluido viscoso que se usa para freir.

1.9) Hay fluidos sólidos, líquidos y gaseosos. El Oxígeno y el Nitrógeno del aire son ...........

2.12) Cuando un líquido fluye por un tubo, se produce una fuerza de ...... entre la pared del tubo y el líquido.

3.1) Los ...... que salen de una chiminea, constituyen un fluido gaseoso.

3.9) Unidad de volumen: .....

4.2) La fórmula de la .......... es: masa/volumen.

5.6) Si en un circuito de tuberías que transportan agua, se pierde fluido en un punto, se dice que existe una ..........

5.12) El Helio, es un gas ...... muy ligero, no inflamable que se usa para llenar globos.

6.2) Cuando un fluido es muy denso se le llama: L .....

7.1) C........ significa separar sólidos que se encuentran suspendidos en un líquido, usando un medio filtrante.

8.5) Cuidar el agua exige eliminar las ........ de agua en las tuberías y caños de las instalaciones domiciliarias.

9.1) Los seres humanos ...... 65% agua 9.7) Una forma de calentar agua en las llamadas “termas”, es empleando resistencias eléctricas de ......

10.6) Un fluido es ....................cuando corre veloz haciendo torbellinos.

11.5) La ........ de un fluido influye en su capacidad de fluir. A baja .... fluye con menor facilidad que cuando su ....... es más alta.

VERTICALES 1.2) La rapidez con que fluyen los fluidos, se mide dividiendo el Volumen que se mueve entre el tiempo que se demoró en fluir. A esta medida se le conoce como ......... y sus unidades son: volumen/tiempo : Litros/minuto; mililitros/ segundo, etc.

1.4) Símbolo que representa algo y expresa un mensaje directo: .......

1.8) Conducto por el que se descargan las aguas servidas: .......

1.10) El jugo de limón es un fluido .......

1.12) Medir las variables relacionadas con los fluidos, es muy importante para saberlos usar eficientemente; sin

20

Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acción

embargo hay que hacerlo con exactitud y precisión para no caer en ............

1.15) Un fluido que obedece la ley de Newton, se caracteriza porque su viscosidad se mantiene constante en el tiempo y se le denomina fluido N......

3.6) El estado líquido es muy ............... al estado gaseoso, pues en este último las moléculas están más desordenadas y distantes.

3.7) E...... en la práctica y en la acción, es mejor que e....... en la teoría. Así, la educación práctica da buenos resultados.

3.13) La sangre es un fluído .........., denso y con sabor metálico.

4.1) Cuando un fluido se mueve con dificultad; es decir, que presenta mucha resistencia al fluir, se le conoce como fluido .........

4.11) La presión a la que fluye un fluido hay que ...... si se quiere que descargue en un punto alto. Para ello, por lo general se emplean “bombas” para transportar fluidos con ayuda de motores.

5.3) El .... que ocupa un líquido se mide con ayuda de una probeta.

Lectura Generadora EL PODER DE LOS FLUIDOS Un fluido, como su nombre lo indica, es toda aquella sustancia que puede fluir, así los líquidos y gases son fluidos, incluso pueden considerarse como tales a los sólidos finamente pulverizados.

Los fluidos en gran parte determinan las condiciones de vida en el mundo. Así, el aire, el agua, la sangre, son fluidos vitales sin los cuales nuestra existencia no sería posible Nuestro planeta, tal como lo vieron los astronautas desde el espacio, está cubierto en un 70,5% de agua.

Curiosamente, cerca del 70% del cuerpo humano está formado por agua y la proporción de los elementos que componen el agua de mar y los líquidos de nuestro cuerpo, son también similares.

A lo largo de la historia, los hombres han usado la energía del agua de diversas maneras. Los antiguos molinos son un ejemplo. Es el caso del Molino de Sabandía en Arequipa, donde el agua corriente empuja las aspas de una rueda de madera, la cual es capaz de mover enormes piedras que muelen el grano para convertirlo en harina.

En la actualidad, aprovechamos la energía del agua de muchas maneras. Un uso muy típico es para generar electricidad en las llamadas “plantas hidroeléctricas”. Como muestra la figura, el agua es embalsada en una represa para provocar luego una caída de agua que descarga en una máquina llamada turbina. Una turbina tiene aspas, como un ventilador gigante. El agua empuja a las aspas, haciéndolas girar; este motor está conectado a un generador llamado “dínamo”, el que produce electricidad. Luego la misma electricidad va a través de cables hasta tu casa.

Otro fluido muy importante en nuestra vida, es la sangre. Ella fluye por todo un sistema complejo de redes de arterias, capilares y venas, para oxigenar, limpiar, proteger y nutrir nuestro organismo. Gracias a las contracciones rítmicas del corazón, que actúa como una bomba, la sangre fluye regularmente en forma unidireccional, y se distribuye a través de las arterias y capilares por todo el organismo (circuito en rojo en la figura), y vuelve por las venas al corazón para que, mediante el proceso de oxigenación en los pulmones (circuito en azul en la figura), se convierta nuevamente en sangre limpia o sangre arterial.

El petróleo, la gasolina, el gas natural, son igualmente fluidos poderosos capaces de generar la energía necesaria para mover el mundo industrial y los miles de millones de vehículos empleados en el transporte: aviones, camiones, taxis, microbuses, etc. Aun en la cocina de nuestra casa están estos fluidos haciendo posible la cocción de nuestros alimentos.

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21

Conocimiento en Acción

Conocer la naturaleza de los fluidos y cómo se mueven, resulta indispensable para poderlos controlar y darles un uso racional y eficiente.

El movimiento de los fluidos es difícil de analizar, sin embargo se puede evaluar midiendo algunas de sus características, tales como: el caudal al que fluyen, su densidad, su temperatura, su viscosidad, su presión, entre otras.

El Caudal de un fluido, se determina dividiendo el Volumen que se traslada de un lugar a otro, entre el Tiempo que se demora en fluir.

Por eso su fórmula es: Caudal = Volumen / Tiempo. Sus unidades serán las unidades de volumen entre las unidades de tiempo Por ejemplo: litros/ minuto; o, centímetros cúbicos/ segundo.

La Densidad de un fluido, es una magnitud que relaciona la cantidad de Masa que puede contener un Volumen determinado.

Su fórmula es: Densidad = Masa / Volumen . Sus unidades serán las unidades de masa entre las unidades de volumen.

Por ejemplo: kilogramos / litro; o, gramos / centímetro cúbico.

La temperatura es una medida que permite diferenciar las nociones comunes de caliente o frío. Por lo general, un objeto más”caliente” tendrá una temperatura mayor, y si está “frío” tendrá una temperatura menor. La capacidad de fluir de un fluido está muy influenciada por su temperatura, al punto que si ésta es demasiado baja, el fluido no podrá fluir. La temperatura de un fluido por lo general se mide en grados centígrados (°C), empleando termómetros como el de la figura.

La Viscosidad, es un parámetro que indica el grado de dificultad o resistencia que presentan los fluidos para trasladarse. Los fluidos de alta viscosidad presentan una mayor resistencia a fluir que los fluidos de baja viscosidad, los cuales se desplazan con mucha facilidad. La unidad de medida de la viscosidad se llama “centipoise”.

1) 2)

Según su naturaleza, los fluidos se dividen en dos grandes grupos: Los que cumplen la ley del rozamiento de Newton, llamados “fluidos newtonianos” porque su viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Ejemplo: el Agua.

Los que no cumplen dicha ley, y que reciben el nombre de “fluidos no newtonianos” porque su viscosidad varía de diversas formas según las condiciones en las que fluye o según la estructura molecular del fluido. Ejemplo: la Sangre.

Estos son algunos de los múltiples fluidos importantes de los cuales dependemos vitalmente. Por eso es necesario aprender más sobre ellos, y la mejor forma de hacerlo es experimentando con ellos, observando dónde están y cómo se comportan, midiendo sus propiedades y siendo muy responsables en su uso.

Una actitud irresponsable en el manejo del agua está generando hoy en día la mayor crisis de contaminación y escasez de agua en la historia de la humanidad. Un uso irracional del petróleo provoca no sólo contaminación grave de la atmósfera, sino guerras absurdas en las que mueren injustamente millones de personas. No conocer los componentes de la sangre y cómo fluye por nuestro cuerpo, nos puede causar la muerte. La sangre debe circular con fluidez para no sobrecargar el trabajo del corazón. El flujo sanguíneo se hace pesado y difícil cuando su densidad y viscosidad aumentan por ingerir demasiadas grasas o azúcar.

El poder de los fluidos nos puede ayudar a vivir mejor o nos puede destruir. Todo depende de conocerlos y manejarlos con inteligencia y responsabilidad.

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Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acción

FICHA DE ANÁLISIS DEL PERFIL DE UN FLUIDO Para cada fluido, marque con un aspa o coloreando, la valoración correspondiente a los rasgos del perfil.

Nombre del fluido: .........................................

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Conocimiento en Acción

Propiedades de los fluidos Ficha de Análisis: El perfil de los fluidos El ejercicio que estás a punto de realizar, desarrolla tu inteligencia, en particular tu capacidad de observación, y eso te permitirá conocer más sobre fluidos, a la par que te hace más hábil para ver la realidad.

Materiales:

5 frascos pequeños transparentes conteniendo los siguientes fluidos: 1) Agua 2) Aceite 3) Alcohol 4) Miel 5) Aire.

Rasgos del perfil: A continuación se presenta una ficha con la que se puede caracterizar cualitativamente un fluido y determinar así su perfil, en base a los siguientes 7 rasgos: Rasgos

Formar de determinarlos

A : Transparencia

Cuán claro se puede ver a través del fluido.

B : Olor

Cuán penetrante es sin importar si te parece o no agradable.

C : Contenido de Grasa Evaluando cuán grasoso es el residuo que te deja en los dedos al tocarlo.

D : Viscosidad

Viscosidad: empleando el módulo “Banco de Fluidos”, dejar fluir las sustancias determinando el tiempo en que se demoran en descargar 100 cc, la distancia evacuada, y la densidad del fluido. Estos datos permiten estimar la viscosidad con ayuda la siguiente fórmula: densidad x volumen / n distancia / tiempo. Unidades: kg/m seg. Incluir foto del módulo.

E : Abundancia

Cuán disponible está para el que lo necesita.

F : Contaminación

Evaluando el deterioro del medio ambiente, que produce el emplearlo normalmente.

Escala de Valoración: En base a estos rasgos, evalúa cada uno de los fluidos contenidos en los 5 recipientes que se les ha entregado. Observa detenidamente, utilizando todos tus sentidos, y marca para cada rasgo señalado, qué nivel le corresponde, según la siguiente escala de valoración:

Conclusiones: Al culminar el análisis escribe en las lineas siguientes, 2 cosas que hayas aprendido.

1) 2)

24

Fuerza y Movimiento

Mﾃｳdulo Nﾂｺ 4: EL CARﾃ，TER DE LOS FLUIDOS

TEMAS: Propiedades de los fluidos Nﾃｺmero de Reynolds Laminaridad y Turbulencia Densidad y Viscosidad

Conocimiento en Acción

VIVENCIA GENERADORA DESCUBRIENDO EL CARÁCTER DE LOS FLUIDOS ¿Los fluidos, tienen carácter?

Cada estudiante recibirá un trozo de cartulina y un globo sin inflar, con lo que realizarán las siguientes experiencias:

(1) Descubriendo el carácter laminar de los fluidos Colocar en la parte superior del trozo de cartulina, 2 gotas grandes de témperas de distintos colores. Luego, con la cartulina en posición vertical, harán que la pintura se deslice por su superficie, dibujando perfiles distintos cambiando de posición para que la pintura (o fluido) vaya por distintos caminos. Al final se observa el dibujo logrado. Durante la experiencia, observar cómo fluye la pintura sobre la superficie de cartulina.

(2) Descubriendo el carácter turbulento de los fluidos Inflar el globo muy lentamente, poco a poco, procurando llenarlo de mucho aire. Una vez que se tiene el globo bien inflado, sujetar la boquilla para evitar que el aire salga. No amarrar la boquilla. A la voz de tres, todos a una sueltan la boquilla. Entonces los globos saldrán disparados, en distintas direcciones, hasta que finalmente expulsan todo el aire y caen desinflados. Seguir la trayectoria del globo y finalmente recuperarlo en el lugar donde cayó desinflado.

¡Aprendiendo de lo vivido!

1)

Como se ha observado, los fluidos, pintura y aire según el caso, se han comportado de diferente manera. Con ayuda de la siguiente tabla identifica las diferencias.

FLUIDO

MOVIMIENTO LENTO

RÁPIDO

TRAYECTORIA DEFINIDA

ERRÁTICA

CONTROL DE LA DIRECCIÓN CONTROLABLE

INCONTROLABLE

PINTURA AIRE DEL GLOBO

2) Si la PINTURA se ha comportado como un fluido laminar y el AIRE se ha comportado como un fluido turbulento.

¿Qué se entiende por Fluido Laminar?

26

¿Qué se entiende por Fluido Turbulento?

Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acción

Lectura Generadora

El Caracter de los Fluidos Laminuridad y Turbulencia Cuando hablamos del “carácter de una persona”, nos referimos a su manera de comportarse. Un carácter apacible y tranquilo por ejemplo, indica que la persona no se irrita fácilmente, que soporta con ecuanimidad las agresiones del entorno y no tiene reacciones violentas. Por el contrario, cuando alguien se altera y grita o tira la puerta y se enoja con cualquier cosa, decimos que tiene un carácter irritable y violento. Asimismo, hay personas muy dinámicas, que les gusta la acción y trabajan con entusiasmo, involucrando a otros, impulsando cambios a su alrededor; su carácter es apasionado, fuerte, indoblegable ante las dificultades. Por el contrario, hay otras muy pasivas, lentas para actuar, que se conforman con la rutina cotidiana.

Lo que acabamos de describir para las personas, puede compararse con lo que pasa con los fluidos cuando se trasladan de un lugar a otro. En la Figura 1A, se observa cómo las nubes forman remolinos cuando hay tormenta y si estás en el avión, te informan que hay “turbulencia”, recomendando permanecer sentado porque el avión empieza a temblar o a moverse sin control por efecto de las fuertes corrientes del aire y nubes. En la Figura 1B se muestra un tornado, con los remolinos de aire que tienen enorme fuerza capaz de destruir ciudades enteras. Igual pasa con el agua en un mar embravecido como el que se ve en la Figura 1C. Algo más cotidiano es llenar un vaso con agua, abriendo todo el caño el agua saldrá a gran velocidad, como se muestra en la Figura 1D. Podemos identificar en estos casos un “carácter turbulento del fluido”.

Figura Nº1: Fluidos con Carácter Turbulent (A) (B)

(C)

(D)

Lo contrario sucede cuando las corrientes se desplazan lentamente, casi ni se percibe el movimiento. Veamos el caso de la Figura 2A, el Lago Titicaca; o en la Figura 2B un chorro de agua muy débil, o cuando se vierte miel a los buñuelos, el flujo es lento y denso como en la Figura 2C. También ocurre con las pinturas, como se aprecia en la Figura 2D. En estos casos, los fluidos están demostrando otro tipo de carácter, llamado “carácter laminar de un fluido”.

Figura Nº2: Fluidos con Carácter Laminar (A) (B)

(C)

(D)

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27

Conocimiento en Acción

Un fluido se comporta como laminar, cuando su velocidad es baja. Allí no existen movimientos transversales ni torbellinos. Por el contrario, un fluido se considera turbulento, cuando en el seno del fluido se forman remolinos.

Osborne Reynolds fue quien demostró la existencia del carácter de los fluidos, dándole el nombre de Régimen de los fluidos. La determinación del Régimen de los fluidos fue definida por Reynolds, empleando una relación matemática que lleva su nombre: “Número de Reynolds” (Re) y que se caracteriza por no tener unidades (es adimensional). Éste relaciona tres factores que afectan el movimiento: la Densidad del fluido, la Velocidad promedio del fluido, el Diámetro del tubo por donde circula, y la Viscosidad del fluido. La fórmula del Número de Reynolds es:

donde:

ρ: densidad del fluido vs: velocidad promedio del fluido D: diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica del sistema μ: viscosidad dinámica del fluido

Es así como el número de Reynolds permite predecir el carácter turbulento o laminar de los fluidos.

En conductos o tuberías, si el número de Reynolds es menor de 2000 el flujo será laminar y si es mayor de 4000 el flujo será turbulento.

De acuerdo con la expresión del número de Reynolds, la interrelación entre densidad y viscosidad de un fluido, para las mismas condiciones de velocidad y diámetro de tubería, son determinantes del carácter del fluido. De allí que se necesario comprender bien, qué es densidad y qué es viscosidad de una sustancia. Asimismo, es preciso saber cómo hallar la velocidad promedio del fluido para determinar su respectivo Número de Reynolds y luego identificar el Régimen o carácter del fluido.

¿Qué es la Densidad?

Como se aprendió en el Módulo 1, la densidad es una propiedad física de la materia que se define como la proporción de la masa de un objeto a su volumen.

Densidad = Masa/Volumen La masa es la cantidad de materia contenida en un objeto y comúnmente se la mide en unidades de gramos (g). El volumen es la cantidad de espacio ocupado por la cantidad de la materia y es comúnmente expresado en centímetros cúbicos (cm3) o en mililitros (ml) (un cm3 es igual a 1 ml). Por consiguiente, las unidades más comunes para expresar la densidad son: gramos por milímetros (g/ml) y gramos por centímetro cúbico (g/cm3).

¿Qué es la Viscosidad?

Viscosidad, es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad. Por tanto, fluidez sería opuesto a viscosidad.

La viscosidad se mide en poises, siendo un poise la viscosidad de un líquido en el que se requiere la fuerza de una dina, para deslizar una capa de un centímetro cuadrado de área, a la velocidad de 1 centímetro por segundo, respecto a otra capa estacionaria, situada a 1 centímetro de distancia. Se mide empleando viscosímetros o indirectamente, determinando la fluidez de los líquidos en base a la cantidad e volumen que se desplaza por unidad de tiempo.

Baja Fluidez

Liquido muy Viscoso

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Fuerza y Movimiento

Alta Fluidez

Líquido menos viscoso

Conocimiento en Acción

¿Cómo calcular la velocidad promedio?

Midiendo el caudal al que fluye el líquido y dividiendo este valor entre el área transversal del tubo por el que fluye.

Es muy importante conocer el carácter de los fluidos, o como Reynolds lo llama, el Régimen de los fluidos, porque de eso depende cómo se comportan al trasladarse de un lugar a otro. Así se puede controlar el flujo, diseñar mejor las redes de tuberías para distribuir a menor costo el agua por ejemplo; calcular la potencia de los motores necesarios para las bombas que impulsan los fluidos por dichas redes. En resumen, conociendo el carácter o Régimen de un fluido, podremos obtener lo mejor de él.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Esta lección de ciencias sobre los fluidos, nos orienta también en nuestra vida cotidiana. Es muy importante conocer el carácter de las personas que nos rodean, para saber cómo tratarlas y así lograremos que se comporten de la mejor manera. Es así como se logra construir un ambiente agradable, amable y respetuoso donde vivir felices, y en el caso del colegio, este clima armonioso es indispensable para aprender y desarrollar nuestras capacidades. ¡TODOS DEBEMOS ESFORZARNOS POR CONOCERNOS Y POR TRATARNOS CON AMABILIDAD Y RESPETO!

ANALIZANDO LA LECTURA GENERADORA La lectura generadora sobre el Carácter de los Fluidos, contiene valiosa información que debe ser analizada para comprenderla y aprender. En el contenido aparecen varios aspectos muy relacionados entre sí, que estarían configurando secuencias interesantes, que al descubrirlas y entenderlas, podremos aprenderlas mejor y sacar nuestra propia opinión sobre el tema y sobre lo que debemos aplicar en nuestra vida diaria.

Es por eso que en esta oportunidad emplearemos una herramienta inteligente denominada “El Arco de Secuencias”.

Consiste de un arco que lleva escrito el nombre de la secuencia. Dicho arco delimita una superficie a su interior, la misma que contiene varios segmentos, en los que se escribe el conjunto de hechos o elementos que constituyen la secuencia o proceso al cual se refiere el arco. Así se observa en la figura, el arco de secuencias para el proceso de respirar, por ejemplo.

ia de la Respirac c n e ión 3. cu 4. e S 2.

5.

Oxígeno llega

1.

Oxígeno pasa a las celulas. a la sangre.

Se inhala oxígeno.

Se queman calorías. Se produce CO2 y Agua.

6.

Se exhala CO2 y Agua.

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Conocimiento en Acción

A continuación aparecen Arcos de Secuencia. Para cada uno de ellos deberás ubicar los pasos que faltan para completar la secuencia que se plantea.

SECUENCIA Nº 1:

el Carácter de lo ación d s Flu n i m 3.

4. r ido e t 2. e 5. s D 1. Conocer o

Carácter del Fluido identificado

calcular la Densidad del fluido

6.

1. Conocer o calcular la Densidad del fluido.

2.

3.

4.

5.

6. Carácter del fluido identificado.

Carácter de un F e d o i 2.

3. l 4. uid b m a 5.

1.

Agua en Régimen Laminar.

Agua en reposo.

1. Agua en reposo.

2.

3. Agua en Régimen Laminar.

4.

5. Agua en Régimen Turbulento

30

Fuerza y Movimiento

o

C

SECUENCIA Nº2:

Agua en Régimen Turbulento.

Conocimiento en Acción

Formando Opinión y Tomando Posición Frente a la Realidad En base al conocimiento adquirido con el análisis de la información realizado, te invitamos a que respondas las siguientes preguntas, y emitas tu propia opinión sobre el tema tratado. Compartan las opiniones en grupo y anoten sus respuestas.

1. ¿Qué entiendes por RÉGIMEN DE UN FLUIDO? ¿Por qué es importante?

2.

¿Por qué se dice que cada fluido TIENE SU PROPIO CARÁCTER?

3.

Una Central Hidroeléctrica produce electricidad aprovechando el agua que fluye por un río. ¿Qué régimen debe tener esta corriente de agua? ¿Por qué?

4.

Para lavarnos las manos hacemos salir agua de un caño. ¿Qué conviene más en ese caso, que el flujo de agua sea laminar o que sea turbulento? ¿Por qué?

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Conocimiento en Acción

¡Manos a la Obra!

La mejor manera de aprender y cultivar tus talentos, es APLICAR EL CONOCIMIENTO PASANDO A LA ACCIÓN. Llegó el momento de realizar un experimento muy interesante sobre el Régimen de los fluidos.

En primer lugar, deberás conocer el equipo que se empleará, y luego, con mucha atención y responsabilidad, hay que seguir paso a paso el procedimiento para operarlo.

¡Disfruta la aventura de poner el conocimiento en acción!

MÓDULO PARA DETERMINAR EL RÉGIMEN DE UN FLUIDO Laboratorio Ambulante PACCER

LEYENDA

32

1

Tanque de alimentación

2

Equipo de infusión con colorante para el experimento.

3

Llave de salida del tanque de alimentación.

4

Tubo de salida de agua perteneciente al tanque de alimentación.

5

Llave de salida de colorante del equipo de infusión.

6

Tanque del proceso.

7

Tubo de salida de colorante perteneciente al equipo de infusión.

8

Tubería donde se lleva a cabo el proceso (el experimento).

9

Cintas métricas de referencia para medir la presión.

10

Tubería para medir la presión.

11

Probetas para medición del caudal al correr el experimento.

12

Llave (caño) de salida del fluido proveniente del tanque del proceso y equipo de infusión. (Regula el régimen del fluido en el experimento)

13

Cronometro para medir el tiempo.

14

Caja de herramientas con repuestos del módulo y contenido de colorante preparado.

15

Base del módulo de régimen de fluidos.

Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acción

PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN 1.

Llenar el tanque de alimentación con agua de caño

2. Llenar completamente el tanque del proceso, manteniendo la llave de salida cerrada.

3.

Preparar la solución tinturada. En un recipiente preparar una mezcla de Colorante líquido de repostería, de color azul, diluir un volumen de 3 mililitros de colorante hasta 100 mililitros, con agua de caño y homogenizar la mezcla.

4.

Colocar la solución tinturada en el equipo de infusión.

5. Una vez lleno el tanque de proceso, regular el flujo de entrada en relación con el flujo de salida. Abriendo lentamente la llave de salida del tanque de alimentación y la llave de salida del tubo donde se realiza el proceso

La razón de regular el flujo de entrada en relación con el flujo de salida es mantener constante el nivel del líquido en el tanque de proceso.

tinturado (equipo de infusión)

6.

Abrir

despacio la llave que regula la salida del líquido

7. En caso que se desea observar un régimen laminar la llave de salida del tanque de proceso deberá abrirse lo mínimo posible, observándose así que el indicador fluye en una misma dirección en forma ordenada junto con el fluido.

8.

En caso que se desea observar un régimen turbulento la llave de salida del tanque deberá de abrirse lo máximo posible, observándose así que el indicador fluye en forma desordenada, mezclándose totalmente con el fluido.

9. Podemos medir el caudal del fluido tanto en el régimen laminar como en el turbulento haciendo uso de las probetas y el cronómetro.

Régimen Laminar

Régime turbulento

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PRÁCTICA Nº 1: DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL NÚMERO DE REYNOLDS 1. MATERIALES Y EQUIPOS: • • • •

Módulo para determinar el Régimen de un Fluido Probetas Cronómetro Cinta métrica o regla

4. GUÍA DE PROCESAMIENTO DE DATOS: Se pueden tomar valores de tablas como los que se presentan a continuación, pero se recomienda medirlos en el laboratorio tal como se ha procedido en el Módulo 3.

Re = Donde:

2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: • • • • •

Medir el diámetro del orificio por donde se descarga el agua del tanque de proceso (boquilla del caño).

Abrir el caño y regular el caudal que se va a estudiar, observando el régimen. Sincronizar el cronómetro.

Introducir la probeta en el flujo de agua (cuando el agua empiece a caer en la probeta presionar el inicio del tiempo en el cronometro).

Antes de que la probeta se llene se retira del flujo de agua y en ese momento se para el tiempo transcurrido en el cronometro.

Repetir el experimento variando el caudal del fluido.

•

volumen

1

4

Kg m.seg

DATOS DE TABLAS

Calculando la velocidad

Para ello utilizaremos el caudal ó flujo volumétrico y el área ya que tenemos la siguiente relación:

Q (2) A

Calculando el área:

Tiempo

Donde: D = diámetro (m) A = área (m2)

•

5

m3

Empleamos la fórmula del área del círculo porque la sección transversal del tubo es circular:

Variables

2 3

u = 0.001

•

DIAMETRO (m) =

1

Kg

P = 1000

Donde: v = velocidad (m/seg) Q = caudal o flujo volumétrico (m3/seg) A = área (m2)

3. FICHA DE RECOJO DE DATOS

Caso

p = densidad del fluido D = diámetro interno del conducto v = velocidad media del flujo u = viscosidad dinámica del fluido

v=

Caso 1: llave casi cerrada.

Caso 2: llave abierta a la mitad.

Caso 3: llave abierta totalmente.

N0 de pruebas

pDv (1) u

Calculando el caudal del flujo laminar:

6 7 8

2

9

Donde:

•

10 11 12 13

3

14 15

34

Fuerza y Movimiento

V = volumen (m3) t = tiempo (seg)

Calculando el volumen en metros cúbicos V(m3)

En el experimento se ha medido el volumen en mililitros (ml), pero para relacionarlo con las otras medidas, tenemos que uniformizar las unidades. Por eso es necesario expresar el volumen en metros cúbicos (m3)

Conocimiento en Acción

•

Algoritmo de solución:

Un “Algoritmo de solución”, es un diagrama que nos indica la secuencia de operaciones a realizar, señalando las ecuaciones a emplear con números dentro de círculos, e indicando también los datos que se deben tener para resolver cada ecuación, los mismos que aparecen nombrados y con una flecha indicando su ingreso a cada círculo (ecuación).

También aparece señalado el resultado a obtener, con flechas en la dirección de salida de cada círculo.

A continuación se presente el Algoritmo de Solución para determinar el Número de Reynolds con los datos recogidos del experimento:

Du p

Tiempo

Volumen (ml)

5

v(m3)

Q

4

V

2

1

Re

A D

3

5. FICHA DE REPORTE DE RESULTADOS: DATOS DEL FLUJO : caso 1 Nº de pruebas

VOLUMEN (ml)

TIEMPO (seg)

VOLUMEN (m3)

Caudal: Q (m3/seg)

Velocidades (m/seg)

1 2 3 4 5 Promedio

DATOS DEL FLUJO : caso 2 Nº de pruebas

VOLUMEN (ml)

TIEMPO (seg)

VOLUMEN (m3)

Caudal: Q (m3/seg)

Velocidades (m/seg)

1 2 3 4 5 Promedio

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Conocimiento en Acción

DATOS DEL FLUJO : caso 3 Nº de pruebas

VOLUMEN (ml)

TIEMPO (seg)

VOLUMEN (m3)

Caudal: Q (m3/seg)

Velocidades (m/seg)

1 2 3 4 5 Promedio

6. DISCUSIÓN Y ANALISIS DE RESULTADOS: Con ayuda de las siguientes preguntas, se analiza los resultados y se sacan conclusiones sobre el trabajo realizado.

1) Se sabe que el flujo laminar ocurre cuando el número de Reynolds es menor que 2000; el flujo turbulento, cuando el número de Reynolds es mayor que 4000; y que entre estos dos valores se define una zona conocida como Zona de Transición, es decir, que el flujo ni es laminar, ni es turbulento. De acuerdo al número de Reynolds calculado, ¿qué Régimen o Carácter tienen los flujos experimentados?

Nº DE REYNOLDS

Tipo de régimen: (laminar, turbulento o de transición)

Caso 1 Caso 2 Caso 3 2) Construye una gráfica ubicando en el eje de las abscisas el Caudal, y en el eje de las ordenadas, el Número de Reynolds calculado. Observando el comportamiento de la función graficada, ¿qué se podría afirmar sobre dicho comportamiento?

PRÁCTICA Nº 2: DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL NÚMERO DE REYNOLDS Con los mismos materiales y equipos, e incluso con los mismos datos de la práctica Nº1, exceptuando el caudal del fluido, en esta práctica se evaluará lo siguiente: ¿Cómo se comporta el Número de Reynolds o Régimen del fluido, cuando el nivel del líquido en el tanque de proceso no se mantiene constante porque la llave del tanque de alimentación se encuentra cerrada?

Se analizará entonces el caso del Vaciado del Tanque de Proceso.

Para realizar el estudio planteado, ¿qué pasos debes seguir? ¿qué datos debes recoger?. Luego de responder a estas preguntas, elabora tu propia tabla de recojo de información y tu propio algoritmo de solución. Una vez realizada la experimentación, analiza los resultados y saca tus propias conclusiones sobre el comportamiento observado.

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Fuerza y Movimiento

Mรณdulo Nยบ 5: FUERZAS Y MOVIMIENTO

Temas: Primera Ley de Newton: Ley de la inercia Segunda Ley de Newton: Cuantificaciรณn de la fuerza Tercera Ley de Newton: Principio de acciรณn y reacciรณn

Conocimiento en Acci贸n

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Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acci贸n

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Conocimiento en Acci贸n

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PONIENDO EL CONOCIMIENTO EN ACCIÓN PRÁCTICA Nº 1 EXPERIMENTO PARA DETERMINAR LA FUERZA DE RAZONAMIENTO ¿Cómo determinar la fuerza de rozamiento que se opone al deslizamiento libre de un cuerpo?

La fuerza de rozamiento (Fr) es directamente proporcional a la masa del móvil (m), por la aceleración de la gravedad (g), por el coseno del ángulo de inclinación . Para calcular Fr se requiere de un coeficiente de proporcionalidad denominado “coeficiente de rozamiento”(µs). Éste sólo depende del tipo de superficies en contacto y del ángulo de inclinación. Así Fr se calcula aplicando la ecuación siguiente:

Para medir el coeficiente de rozamiento , se usará un método sencillo. Se colocará el móvil sobre una superficie rugosa que permite variar su ángulo de inclinación con la horizontal (Figura 1). El valor del ángulo de inclinación para el cual el móvil comienza a deslizar, cumple con la relación:

De manera que determinando el valor de la tangente del ángulo , podemos calcular el coeficiente de rozamiento.

Repetir la experiencia, cambiando la superficie por otra de mayor aspereza.

Figura 1: Módulo para determinar la Fuerza de Rozamiento Fr

. m g

DATOS RECOGIDOS DEL EXPERIMENTO: Masa del Móvil (Pesarlo en una balanza)

m = ________ gr. = _________ o

Ángulo

OTROS DATOS: Aceleración de la gravedad (g): 9,81 m/seg2 TABLA DE RESULTADOS SUPERFICIE ÁSPERA 1.

2.

3.

46

Fuerza y Movimiento

COEFICIENTE DE ROZAMIENTO

FUERZA DE ROZAMIENTO

Conocimiento en Acción

PRÁCTICA Nº 2 DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD Y LA ACELERACIÓN DE UN MÓVIL Ahora aplicaremos las leyes de Newton para evaluar el Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (M. R. U. A.).

El trabajo consiste en hacer una prueba práctica de aceleración. Teniendo una rampa lisa, con una inclinación desconocida ( ), se procede a colocar un “móvil” al final de la rampa dejándolo que se deslice por ella (sin aplicar ninguna velocidad inicial). Midiendo el espacio (X) que el móvil recorrerá y el tiempo (t) que toma en desplazarse esa distancia, se puede calcular la velocidad (v), que es igual a L/t. (Ver Figura 2) Averiguaremos el tiempo, y la velocidad de los siguientes recorridos: 10 cm, 30 cm, 60 cm y 90 cm. Teniendo en cuenta que el ángulo de la tabla no varía en ninguna de las pruebas y que no hay velocidad inicial; se demostrará que la aceleración es la misma en todos los casos. Los datos de tiempo se dan en segundos y los de espacio en centímetros.

Para que haya el menor error posible, se calculará tres veces el tiempo de cada uno de los recorridos previstos. Para que posteriormente se calcule la media aritmética de los tres tiempos y así la cifra que resulte sea lo más parecida a la real.

Figura 2: Módulo para determinar la velocidad y la aceleración de un módulo.

. m g

Distancia (X) cm

Tiempo (t) seg

10

t1=

T i e m p Promedio(tp) (t1+ t2 + t3)/3

o Velocidad V=(X/ tp) cm/seg

Aceleración(a) a= Vp / tp cm/seg2

Vp1=

t2= t3= 30

t1=

Vp2=

t2= t3= 60

t1=

Vp3=

t2= t3= 90

t1=

Vp3=

t2= t3= Observa los resultados obtenidos y escribe lo que hayas aprendido de la experiencia. ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________

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M贸dulo N潞 6: EL SISTEMA CARDIOVASCULAR Temas: Sangre Pobre y Sangre Rica Las Partes del Coraz贸n La Presi贸n Arterial

Conocimiento en Acción

EL SISTEMA CARDIOVASCULAR Vivencia: Acelerando el corazón 1.

2.

3.

4.

5.

Formar grupos de 10 personas.

Cada persona debe registrar su peso en una balanza de pie.

Utilizar la Ficha Nº1 para el registro de datos.

En parejas, contarán las pulsaciones por minuto de cada uno en reposo. Anotar en la ficha.

En seguida cada persona debe realizar 10 saltos de rana.

6.

7.

8.

Inmediatamente después repetir el paso Nº 4.

Considerando los valores registrados para todo el grupo, elaborar las siguientes gráficas: Gráfica 1: Personas versus Pulsaciones por minuto en reposo y luego de ejercicio físico.

Gráfica 2: Peso versus Pulsaciones por minuto en reposo y luego de ejercicio físico.

Analizar las gráficas y sacar conclusiones.

Ficha Nº1: Tomando el pulso Nombres

Peso Kg

Ficha Nº 2 Pulsaciones por minuto

Pulsaciones/minuto EN REPOSO

Pulsaciones por minuto

90

90

85

85

80

80

75

75

70

70

65

65

60

60

55

55

50

50

45

45

40

40

35

35

30

30

25

25

20

20

15

15

10

10

05

05

0

0

1 Personas

2

3

4

5

6

7

8

(ordenadas según el peso, de menor a mayor)

9

Pulsaciones/minuto DESPUES DE SALTAR

10

0

5

10 15 20 25 30 35 40 Peso (Kilogramos)

45 50 55 60

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Conocimiento en Acción

Conclusiones

Lectura Generadora EL SISTEMA CARDIOVASCULAR Figura 1: Flujo sanguíneo general

Sistema Cardiovascular: Con cada latido, el corazón envía sangre a todo nuestro cuerpo transportando oxígeno y nutrientes a nuestras células. Cada día, 7571 litros de sangre viajan a través de aproximadamente 96560 kilómetros de vasos sanguíneos que se ramifican y entrecruzan, uniendo las células de nuestros órganos y las partes del cuerpo.

Por tanto, el recurso vital de nuestro cuerpo es el corazón y el sistema cardiovascular constituido por: el corazón que actúa como bomba impulsora del flujo sanguíneo; las arterias que son los conductos más gruesos; las venas; y los capilares, tan delgados que sólo se pueden ver con un microscopio.

En la Figura 1 se muestra como el corazón hace fluir (bombea) la sangre en dos sentidos: (a) DE IDA (circuito rojo): lleva la sangre rica en oxígeno que viene de los pulmones, a los distintos órganos del cuerpo. (b) DE VUELTA (circuito azul): trae la sangre pobre en oxígeno, de nuevo al corazón, luego de haber circulado por todo el organismo

Figura 2: Sangre Pobre y Sangre Rica

A estos 2 circuitos se les llama circulación sistémica.

Sangre Pobre y Sangre Rica Tal como se detalla en la Figura 2, el corazón maneja la sangre pobre en oxígeno enviándola a los pulmones y una vez oxigenada, es ingresada al corazón. Este circuito corto, se llama Sistema Circulatorio Pulmonar. La sangre rica en oxígeno penetra en el corazón desde los pulmones y sale hacia el organismo.

El corazón recibe mensajes del cuerpo que le indican cuándo bombear más o menos sangre, dependiendo de las necesidades de la persona. Cuando estamos durmiendo, bombea sólo lo suficiente como para proporcionar la cantidad de oxígeno que necesita el cuerpo en descanso. Cuando hacemos ejercicio, o estamos asustados, nuestro corazón bombea con más rapidez para aumentar el suministro de oxígeno. Esto se refleja en el número de latidos (pulsaciones) por minuto.

Las Partes del Corazón: Ver Figura 3.

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Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acción

El corazón se ubica entre los pulmones y sobre el sector izquierdo de la cavidad torácica. Tiene cuatro cavidades rodeadas por gruesas paredes de músculo. Dos de ellas se encuentran en la parte inferior del corazón y se denominan ventrículos derecho e izquierdo, que bombean sangre hacia el exterior del corazón. Los ventrículos están divididos por una pared denominada tabique interventricular. (Ubicar partes en figura) La parte superior del corazón está formada por otras dos cavidades denominadas aurícula derecha e izquierda. Las aurículas derecha e izquierda reciben la sangre que ingresa en el corazón. Una pared denominada tabique interauricular divide la aurícula derecha de la izquierda, las cuales están separadas de los ventrículos por las válvulas aurículoventriculares. La válvula tricúspide separa la aurícula derecha del ventrículo derecho, y la válvula mitral separa la aurícula izquierda del ventrículo izquierdo. (Ubicar partes en figura) Otras dos válvulas cardíacas separan los ventrículos de los grandes vasos sanguíneos que transportan la sangre que sale del corazón. Estas válvulas son: la válvula pulmonar, que separa el ventrículo derecho de la arteria pulmonar que lleva la sangre a los pulmones, y la válvula aórtica, que separa el ventrículo izquierdo de la arteria aorta, que lleva la sangre al organismo.

Los vasos sanguíneos que transportan la sangre hacia el exterior del corazón se llaman pues arterias. Tal como aparece en la Figura 4, las arterias son los vasos sanguíneos más gruesos, con paredes musculares que se contraen para transportar la sangre.

Las arterias principales son la Arteria Aorta y la Arteria Pulmonar. En la parte inferior de la Arteria Aorta, existen dos ramificaciones denominadas arterias coronarias, derecha e izquierda, que se dividen en una red de arterias más pequeñas que proporcionan oxígeno y nutrientes a los músculos del corazón.

Aorta

Arteria coronaria derecha

Arteria coronaria izquierda

Arteria circunfleja Arteria descendente anterior izquierda

Mientras que la aorta transporta sangre rica en oxígeno, la arteria pulmonar, transporta sangre pobre. Desde el ventrículo derecho, la arteria pulmonar se divide igualmente en ramificaciones a la derecha e izquierda, en dirección a los pulmones, donde la sangre toma oxígeno.

Las paredes de las arterias tienen tres membranas que aparecen en la Figura 5: el endotelio o túnica íntima se encuentra en la parte interna y proporciona un recubrimiento suave para que la sangre fluya con facilidad; la túnica media es la parte media de la arteria, conformada por una capa de músculos y tejido elástico; la túnica adventicia es la cubierta resistente que protege la parte externa de la arteria. A medida que se alejan del corazón, las arterias se ramifican en arteriolas, que son más pequeñas y menos elásticas.

Figura 5 Los vasos sanguíneos que transportan la sangre de regreso al Corte transversal de una arteria corazón se denominan venas. No son tan musculares como las Arteria arterias, pero contienen válvulas que evitan que la sangre fluya en dirección inversa. Las venas cuentan con las mismas tres membranas Túnica íntima: que las arterias, pero son más delgadas y menos flexibles. Las dos endotelio que reviste el lumen venas más largas son la vena cava superior e inferior. Los términos de los vasos superior e inferior se refieren a que están ubicadas por encima y por sanguineos debajo del corazón.

Túnica Túnica media: células de músculo liso y fibras elásticas

adventicia: fibras de colágeno

Una red de diminutos capilares conecta las arterias y las venas. Si bien son diminutos, los capilares constituyen una de las partes más

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Conocimiento en Acción

importantes del sistema cardiovascular porque es a través de ellos que se envían los nutrientes y el oxígeno a las células (red capilar de color rojo en la Figura 5).

Asimismo, la sangre pobre en oxígeno es captada por la red de capilares hacia las venas (red capilar de color azul en la Figura 5). Los productos de desecho tales como el dióxido de carbono, también se eliminan por medio de los capilares.

Figura 5

Arteriola

La Presión Arterial La presión arterial (PA) o tensión arterial es la fuerza que ejerce la sangre sobre la pared de las arterias al Vena Arteria fluir. Esta presión es producida por el impulso que da el corazón a la sangre y es imprescindible para que circule por los vasos sanguíneos; por eso la PA es un signo vital del organismo.

Red Capilar

Componentes de la presión arterial La Presión Arterial se mide con un instrumento llamado Tensiómetro que usa la altura de una columna de mercurio para reflejar la presión medida en milímetros de mercurio (mmHg) (Ver Figura). Los dispositivos de presión vascular modernos ya no usan mercurio.

El Tensiómetro mide los dos componentes de la PA: • Presión arterial sistólica: es el valor máximo de la presión arterial. Indica la presión que ejerce la sangre sobre la pared de los vasos, cuando el corazón se contrae para impulsarla.

• Presión arterial diastólica: es el valor mínimo de la presión arterial cuando el corazón se relaja después de haberse contraído.

Indica el nivel de dicho relajamiento o distención de la pared de las arterias.

Figura 6: Medición de la Presión Arterial Tensiómetro Estetoscopio Columna de Mercurio

Los valores típicos para un ser humano adulto, sano, en descanso, son aproximadamente 120 mm Hg para la sistólica y 80 mm Hg para la diastólica (escrito como 120/80 mm Hg, se lee como “ciento veinte sobre ochenta”). Estas medidas varían mucho de un individuo a otro, dependiendo del estrés que soportan, de la cantidad de grasa que comen, del nivel de azúcar en la sangre, etc.

La hipertensión arterial se refiere a la presión sanguínea que es anormalmente alta, sea la sistólica o la diastólica. Es muy dañina para la salud, pues la presión alta deteriora los órganos, como el cerebro, el propio corazón, los riñones, y puede causar la muerte. Por eso, hay que controlarse la presión arterial.

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Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acción

Afirmando conceptos básicos Para una mejor comprensión del texto leído, es preciso afirmar algunos conceptos que allí aparecen. En esta sección se presentan sus definiciones y se proponen actividades complementarias para consolidar su comprensión.

Sistema: Un sistema es un conjunto de partes o elementos, organizadas y relacionadas que interactúan entre sí para lograr un objetivo. Por eso, la circulación de la sangre en el organismo se considera un sistema.

Órganos del Cuerpo Humano: En el ámbito de la biología y la anatomía, un órgano es un conjunto asociado de tejidos que comparten una estructura y una misma función.

La escala de complejidad biológica ubica a los órganos por encima de los tejidos y por debajo de los sistemas. El corazón, el cerebro, el estomago, los pulmones, los riñones y el hígado son algunos de los órganos del ser humano.

Bomba para fluidos: Una bomba para fluidos es una aparato que genera energía para impulsar un fluido en una dirección deseada a través de conductos. El corazón es considerado una bomba biológica porque al contraer y relajar sus músculos hace circular la sangre empleando una presión de terminada. Por eso se dice que el corazón “bombea” la sangre.

Válvulas: Una válvula es un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación de fluidos. En el corazón existen válvulas especiales que sólo permiten el paso de la sangre en una dirección. A estas se les conoce como “válvulas check o válvulas de no retorno”.

En la respiración, se queman azúcares en las mitocondrias celulares, aportando la energía necesaria para las funciones vitales. En esa combustión se consume oxígeno atmosférico y se arrojan, como productos de desecho, dióxido de carbono y agua.

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Conocimiento en Acción

Analizando la Lectura Generadora Podemos aprender mucho de lo leído y desarrollar nuestra inteligencia. Para ello, es necesario analizar la información con una herramienta inteligente, que los científicos y los ingenieros emplean mucho. Se llama DIAGRAMA DE FLUJO, DIAGRAMA DE FLUJO, como su nombre lo indica es un esquema en el que se representa distintos flujos o corrientes, señalando de dónde vienen y a dónde van. Lo que fluye puede ser una sustancia (sólida, líquida o gaseosa); o puede ser información, acciones, o problemas, etc.

Para construir un Diagrama de Flujo, se necesita identificar correctamente: (1) los flujos; (2) sus fuentes (de dónde vienen); y, (3) sus destinos (a dónde van). Como todo se conecta, en la mayoría de casos, un destino de un flujo es a su vez la fuente de otro. A continuación se presenta un ejemplo.

Ejemplo de Diagrama de Flujo para elaborar Jugo de Naranja en casa:

Naranjas Agua limpia

Agua sucia

LAVADERO

Desague

Naranjas lavadas CORTADOR Naranjas cortadas Cáscara y bagazo

EXPRIMIDOR Jugo con restos sólidos COLADOR

Basurero

Restos sólidos

Jugo de Naranja

Flujos del Diagrama

Fuentes o Destinos del Diagrama

1) Naranjas

A. Lavadero

2) Agua Limpia

B. Cortador

3) Naranjas lavadas

C. Exprimidor

4) Naranjas cortadas

D. Colador

5)Jugo con restos sólidos

E. Desagüe

6) Jugo de Naranja

F. Basurero

7) Agua Sucia 8) Cáscara y Bagazo 9) Restos Sólidos Tal como se aprecia, las flechas se usan para identificar a los flujos, poniendo en contacto, la fuente con el destino del mismo; los rectángulos, se usan para identificar la fuente o destino de los flujos. Lo importante es que los flujos lleguen donde deben llegar y salgan de donde deben salir. Relacionar adecuadamente flujos con fuentes o destinos, es lo que determina la calidad del diagrama.

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Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acción

A continuación se presentan varios diagramas de flujo que debes completar de acuerdo al contenido del texto leído. En cada caso se acompaña una tabla donde se listan los flujos, y las fuentes o destinos que intervienen en el diagrama. La tarea consiste en ubicarlos en su posición correcta en el diagrama en blanco. Por razones prácticas, usa los números y las letras que correspondan a los flujos y fuentes o destinos para ubicarlos en el diagrama. ¡Sí se puede!

Flujos para el Diagrama Nº1

Diagrama de Flujo 1:

1) Sangre de los pulmones rica en oxígeno (Usar flecha continua: ) 2) Sangre del organismo pobre en oxígeno ) (Usar flecha discontinua: Fuentes o Destinos para el Diagrama Nº 1 A. Pulmones

A. Pulmones

C. Organismo

B. Corazón

B. Corazón C. Organismo Flujos para el Diagrama Nº 2

Diagrama de Flujo 2:

1) Sangre de los pulmones rica en oxígeno (Usar flecha continua:

)

2) Sangre del organismo pobre en oxígeno (Usar flecha discontinua:

C. Pulmones

)

Fuentes o Destinos para el Diagrama Nº 2 A. Arteria Pulmonar

D. Corazón E. Organismo

B. Arteria Aorta C. Pulmones D. Corazón E. Organismo

Flujos para el Diagrama Nº 3 1) Sangre de los pulmones rica en oxígeno ( flecha continua: ) 2) Sangre del organismo pobre en oxígeno (flecha discontinua: ) Fuentes o Destinos para el Diagrama Nº 3 A. Ventrículo Izquierdo

D. Aurícula Derecha

B. Ventrículo

E. Pulmones

C. Aurícula Izquierda

F. Organismo

Diagrama de Flujo 3:

C

D

A

B

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Conocimiento en Acciรณn

Grรกfico de anรกlisis del comportamiento de la presiรณn arterial: Empleando las coordenadas que se seรฑalan en el grรกfico, representa el comportamiento de los dos componentes de la presiรณn arterial: Presiรณn Sistรณlica y Presiรณn Diastรณlica, para una persona normal en reposo, asumiendo que cada 2 segundos el corazรณn se contrae y cada 2 segundo se distenciona o relaja.

presiรณn en mmHg

120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 1

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Fuerza y Movimiento

2

3

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5

6

7

8

9

10 11 12 Tiempo en segundos

Conocimiento en Acción

Formando Opinión y Tomando Posición Frente a la Realidad En base al conocimiento adquirido con el análisis de la información realizado, te invitamos a que reflexiones con ayuda de las siguientes preguntas, y emitas tu propia opinión sobre el tema tratado. Compartan las opiniones en grupo y anoten sus respuestas.

1.

Se sabe que la grasa ingerida en exceso en los alimentos, tiende a depositarse en las arterias y las venas, obstruyéndolas; es decir, reduciendo el espacio libre disponible para que la sangre fluya. Entonces, ¿cómo creen ustedes que afecta el funcionamiento del corazón el comer tanta comida chatarra, caracterizada por ser muy grasosa?

2. ¿Qué ramas de la ciencia están más directamente implicadas en la problemática estudiada? Señale la relación de cada una, con dicha problemática.

Rama de la Ciencia

3.

Relación con el problema estudiado

Investigue sobre las tecnologías modernas que se usan para medir la presión arterial.

Tecnología

Características principales

1) 2) 3)

4.

Cada vez son más los niños y jóvenes, con problemas cardiovasculares, sea por obesidad o por falta de ejercicio físico, o por razones congénitas. ¿Qué acciones se podrían realizar en el colegio para enfrentar este problema?

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Conocimiento en Acción

Identificando Problemas Relevantes Con el enfoque de la Ciencia y la tecnología, identifica el problema que según tu opinión es “el problema central” en tu colegio, respecto al tema tratado.

Luego, identifica los aspectos científico-tecnológicos presentes en el problema y las posibles medidas científico-tecnológicas que se podrían tomar para enfrentar y contribuir a resolver el problema detectado.

Descripción del Problema Central en tu colegio

Aspectos Científico-tecnológicos presentes

Medidas científico-tecnológicas para enfrentar y contribuir a resolver el problema detectado.

Tarea Inteligente: Si comparamos el sistema cardiovascular con la sociedad peruana, identifica los elementos de la sociedad que se comparan con los elementos del sistema cardiovascular y explica porque son comparables.

¡Ciencia y Tecnología en Acción!

CONVERTIR LAS IDEAS EN ACCIÓN EFECTIVA, es la mejor manera de desarrollar nuestra inteligencia y de afirmar la autoestima. Llegó el momento de decidir en equipo cuál de las aplicaciones científico-tecnológicas identificadas antes, se hará realidad.

No desperdicies la oportunidad. Organízate con tus compañeros y pongan las “manos a la obra” hasta lograr su objetivo.

A continuación describe brevemente la actividad a realizar y presenta en 5 pasos el plan de acción.

PLAN DE ACCIÓN

Actividad:

1.

2.

3.

4.

5.

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Fuerza y Movimiento

Conocimiento en Acción

PRÁCTICA: SIMULACIÓN DEL TRABAJO QUE REALIZA EL CORAZÓN Objetivo: Valorar el efecto que provoca una obstrucción de los conductos sanguíneos en el trabajo que realiza el corazón para hacer fluir la sangre.

Equipos e Instrumentos: - Módulo Portátil de Simulación del Flujo Sanguíneo (Laboratorio Ambulante PACCER) - Juego de Pesas de 0,5 Kg y 1 Kg. - Cronómetro Materiales:

- Agua de uso doméstico - Ficha de Recojo de datos - Colorantes: Rojo y Azul.

Procedimiento: Primera Parte: 1.

Identifique las partes en el Módulo de Simulación del Flujo Sanguíneo.

2. Asegúrese de que los conductos del Módulo estén llenos de agua coloreada, que simboliza la sangre.

3. Coloque la pesa de 500 gr en el émbolo de la bomba pistón (Jeringa descartable), sosteniéndola con la mano para que no lo desplace hacia abajo.

4. Tenga listo el cronómetro en la posición 00:00 5. Verifique que las 4 válvulas del circuito de manguera (que simula la red de arterias y venas del sistema cardiovascular), estén abiertas.

6. Haga el esfuerzo necesario para desprender la goma del pistón del extremo del cilindro, ubicándolo en la posición 0 cm. de la cinta métrica (que coincide con la posición 10 ml. de la jeringa).

7. Deje libre la pesa, a la par que pone en marcha el cronómetro.

8. Registre el tiempo para cada centímetro de descenso del pistón, hasta llegar a la posición final

del pistón.

9. Registre la Distancia total recorrida en centímetros.

10. Registre el tiempo total empleado en recorrer tal distancia.

11. Terminada la prueba, volver el pistón a su posición inicial.

Segunda Parte: 1.

Empleando 4 clips, provoque estrangulamientos en el circuito de manguera, de manera que se obstruya parcialmente el flujo del líquido. (Esto simula la obstrucción de los conductos sanguíneos por depósitos de grasa).

Repita los pasos de la Primera Parte desde el punto Nº 4.

2.

Tercera Parte: 1)

Grafique los datos registrados en ambas pruebas empleando los planos siguientes:

Distancia (cm)

Distancia (cm)

16

16

15

15

14

14

13

13

12

12

11

11

10

10

9

9

8

8

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2

2

1 0

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3

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9 10 11 12 13 14 15 16

Tiempo (seg)

0

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7

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9 10 11 12 13 14 15 16

Tiempo (seg)

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Conocimiento en Acción

2) Calcule el trabajo realizado por la bomba de pistón en cada caso:

Emplear la fórmula del trabajo siguiente:

Trabajo = masa de la pesa x aceleración de la gravedad x distancia recorrida.

Trabajo = masa de la pesa (kg) x 9,8 m/s2 x distancia (m)

3)

Calcule la Potencia consumida en ambos casos: Emplear la fórmula siguiente: Potencia = Trabajo/tiempo que demora el pistón en bajar la distancia recorrida 4) Analice los resultados y saque sus propias conclusiones relacionando la práctica de simulación con el sistema cardiovascular.

MÓDULO DE SIMULACIÓN DE FLUJO SANGUINEO

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codigo

Descripción

1

Perfiles humanos femenino y masculino.

2

Mangueras por donde circula el fluido.

3

Depósito que contiene el fluido.

4

Pistón (jeringa descartable) que bombea el fluido por el circuito de mangueras.

5

Pesa que realiza el trabajo del pistón.

6

Gancho de donde se cuelga la pesa.

7

Soporte metálico que sostiene los perfiles humanos y la boba de pistón.

Fuerza y Movimiento

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PRÁCTICA: SIMULACIÓN DEL TRABAJO QUE REALIZA EL CORAZÓN Parte 1: CIRCUITO LIBRE DISTANCIA (cm)

HOJA DE RECOJO DE DATOS

TIEMPO (seg)

0

OBSERVACIONES Pesa de 0,5 Kg

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Parte 2: CIRCUITO ESTRANGULADO DISTANCIA (cm) 0

TIEMPO (seg)

OBSERVACIONES Pesa de 0,5 Kg

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

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Módulo Nº 7: BIODIVERSIDAD Y EL ADN

Temas: La Biodiversidad del Perú y su importancia estratégica Biodiversidad y Biotecnología ADN y Biodiversidad

Conocimiento en Acción

Figura 1: Estructura del ADN

Vivencia Generadora Carnaval del ADN Como observas en la figura 1, la molécula del ADN (Ácido Desoxirribonucleico), tiene como 2 serpentinas azules que se entrecruzan formando cadenas. Estas cadenas resultan del enlace entre el grupo fosfato (P) y el azúcar desoxirribosa (S). A su vez las cadenas están unidas entre sí por los compuestos nitrogenados o bases (Adenina, timina, Citosina, Guanina) ordenados en pares. Los apareamientos son siempre Adenina-Timina y Citosina-Guanina, pero pueden ubicarse en la cadena tomando diversidad de posiciones. El resultado es una configuración para cada ser vivo, haciéndolo único.

La vivencia se llama “Carnaval del ADN”, porque simulando la estructura de la molécula del ADN, con la participación de todos, formaremos muchas configuraciones distintas como jugando.

Para ello se forman 2 grupos de 15 o más estudiantes. Cada persona tendrá un sombrero con uno de los símbolos de los componentes de la estructura del ADN (P, S, A, T, C, G). Se les pide que formen primeramente dos serpentinas S-PS-P… tal como aparece en la figura. Luego se forman las cadenas entrelazando las serpentinas con enlaces A-T ó G-C ubicados a todo lo largo en diversas posiciones.

Las reglas de juego son las siguientes: En el más breve tiempo posible, (1 minuto como máximo) un grupo inventa su combinación y el otro la reproduce. Luego alternan roles. El segundo inventa y el primero copia. Una vez lograda cada estructura, ambos grupos deben correr en cadena, sin que se rompa en ningún punto, hacia una meta señalada previamente. El grupo que rompe en algún punto su cadena, pierde 3 puntos. El grupo que llegó sin romperla, gana 5 puntos. La vivencia termina cuando algún grupo no puede inventar una nueva combinación en el plazo fijado.

Cada grupo debe tener una persona que organice al resto para cumplir rápidamente el objetivo.

Pensando lo vivido…

Tomando en cuenta la experiencia vivida y todo lo que conozcas del tema, vamos a ejercitar nuestra inteligencia con ayuda de las siguientes preguntas: ¿Qué ha hecho posible lograr las distintas combinaciones? ¿Qué condiciones tienen que darse para que no se rompan las cadenas? ¿Por qué el ADN tiene relación con la biodiversidad? ¿A qué situaciones de la vida real se puede comparar lo vivido?

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Conocimiento en Acción

Lectura Generadora

La Biodiversidad del Perú y su importancia estratégica Según Antonio Brack Egg, ecologista peruano, el Perú es un país de extraordinaria variedad de recursos vivos y ecosistemas, que hoy se conocen como diversidad biológica o biodiversidad. La diversidad de recursos genéticos es un logro de los grupos humanos aborígenes, que durante un proceso de al menos 10 000 años han domesticado especies de la fauna y plantas nativas adaptándolas a los pisos ecológicos.

Valor Estratégico de la Biodiversidad Peruana Brack Señala que el Perú se ubica entre los tres primeros países megadiversos, por la superficie de bosques tropicales que mantienen cautivas unas 15 000 millones de toneladas de carbono; posee una superficie apta para ser reforestada de 10 millones de hectáreas, con la posibilidad de recapturar unas 1 500 millones de toneladas de carbono atmosférico.

Como se sabe la captura del carbono que se encuentra en la atmósfera en forma de Dióxido de Carbono (CO2), es posible gracias a la fotosíntesis que realizan las plantas fabricando carbohidratos a partir del CO2 y la energía solar. Esto reduce el efecto invernadero.

El Perú comprende ecosistemas de importancia mundial (bosques tropicales húmedos, bosques secos, punas, bosques de neblina, mar frío). La amazonía peruana junto a la del Brasil, constituyen un patrimonio para la humanidad directamente relacionado con la vida del planeta, hoy en riesgo. La biodiversidad peruana debe ser rescatada y desarrollada para lograr el progreso sostenido y equitativo en nuestro país. Cuidarla es deber de todos, no sólo de los nativos que se ven afectados por los daños ambientales provocados por la extracción de minerales o de petróleo. El gobierno peruano está obligado a defender esa riqueza.

Es así como el Perú puede jugar un rol muy importante en Figura 2: El Perú, un país con alta biodiversidad las negociaciones internacionales sobre la biodiversidad y los recursos genéticos, y en todo lo relacionado al cambio climático y los aspectos referidos al mantenimiento del equilibrio del carbono en la atmósfera. Este reto exige invertir con prioridad en la investigación científica y tecnológica, corrigiendo el hecho de ser actualmente uno de los países que menos fondos destina a esta importante tarea.

Biodiversidad y Biotecnología Aprovechar la biodiversidad implica desarrollar la biotecnología. La biotecnología consiste simplemente en la utilización de microorganismos así como de células vegetales y animales para producir materiales tales como alimentos, medicamentos y productos químicos útiles a la humanidad.

En el momento que los primeros hombres se dieron cuenta de que podían cultivar sus propias plantas y criar a sus propios animales, ellos aprendieron a usar la biotecnología. El descubrimiento de que el jugo de fruta fermentado se convierte en vino, o que la leche puede convertirse en queso o yogurt, o que la cerveza puede ser hecha fermentando soluciones de malta y lúpulo, fue el comienzo del desarrollo de la biotecnología.

Los científicos actualmente comprenden cómo ocurren estos procesos biológicos, lo que les ha permitido desarrollar nuevas técnicas a fin de modificar o copiar algunos de dichos procesos naturales para poder lograr una variedad mucho más amplia de productos.

La obtención de nuevos productos químicos de importancia estratégica para la industria farmacológica, elaborados

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en base a las numerosas plantas medicinales presentes en el país (1400 especies) es una de nuestras más grandes potencialidades. Unas pocas han sido integradas a la producción industrial farmacológica, pero la mayor parte aún no ha sido estudiada a cabalidad. La industria farmacológica mundial es un negocio que mueve alrededor de US$ 400 mil millones anuales y enfrenta actualmente una crisis seria de obtención de nuevas drogas, especialmente para controlar enfermedades en el campo del SIDA, varios tipos de cáncer y otras de origen psíquico.

Otro rubro de interés actual es el de productos cosméticos y relacionados, tales como: aromas, perfumes, aceites naturales, tintes para el cabello y diversos productos para atenuar los efectos de la vejez, etc. Esta actividad ha dado origen a nuevas empresas internacionales; sin embargo, el Perú no ha aprovechado su potencial en biodiversiad para desarrollar tecnología competitiva en esta área. Esto es consecuencia de la poca importancia que se da a la investigación en nuestro país, como ya se ha mencionado.

En relación al desarrollo de tintes y colorantes naturales para la industria alimentaria y textil, algunas especies han merecido un creciente interés (cochinilla, achiote, maíz morado, airampo), pero decenas de especies conocidas por sus propiedades tintóreas aún no han sido consideradas. El desarrollo de las plantas ornamentales (flores, hojas y plantas de interior) constituye un rubro económico creciente a nivel mundial. Del Perú se conocen y usan unas 1600 especies de plantas ornamentales, y sólo unas pocas son aprovechadas para una producción económica. El país, por desgracia, está orientado a producir plantas ornamentales producidas en otros países, pero aún no ha utilizado el potencial económico que ofrecen especies nativas sumamente atractivas como las aráceas, los helechos, las orquídeas, etc. Lo mismo sucede con el desarrollo de pesticidas naturales o biopesticidas en base a las numerosas especies de plantas y animales conocidas para tal fin en el país.

ADN y Biodiversidad La esencia de toda esta riqueza está en el núcleo de la célula. Allí se encuentra una molécula de gran peso molecular (macromolécula), la molécula de ADN o ácido desoxirribonucleico.

Figura 3: Estructura del ADN

Cada molécula de ADN está constituida por dos cadenas o bandas formadas por un elevado número de compuestos químicos llamados nucleótidos. Estas cadenas forman una especie de escalera retorcida que se llama doble hélice. Cada nucleótido está formado por tres unidades: una molécula de azúcar llamada desoxirribosa (S), un grupo fosfato (P) y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases: adenina (abreviada como A), guanina (G), timina (T) y citosina (C).

Las bases nitrogenadas se hallan en relación molecular 1:1, la relación Adenina + Timina / Guanina + Citosina es de valor constante para cada especie animal. Los apareamientos son siempre Adenina-Timina y Citosina-Guanina. El ADN es la base de la herencia genética.

Tal como se experimento en la vivencia generadora “Carnaval del ADN”, existen múltiples combinaciones posibles entre los componentes del ADN, lo que constituye la biodiversidad. En los seres humanos, ocurre que cada persona posee en su ADN 50% del ADN del Padre y 50% del ADN de la madre; entonces conociendo el ADN de una persona puede identificarse quienes son los padres.

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Afirmando conceptos básicos Genética: es el campo de la biología que busca comprender la herencia biológica que se transmite de generación en generación. Genética proviene de la palabra γένος (gen) que en griego significa "descendencia".

Industria Farmacológica: es un sector empresarial dedicado a la fabricación, preparación y comercialización de productos químicos medicinales para el tratamiento y también la prevención de las enfermedades, lo cual reporta niveles de lucro económico altos.

Principios Activos: es el producto orgánico derivado de la biosíntesis de la planta y puede ser una sustancia simple como los alcaloides o complejas como las resinas, aceites esenciales, heterósidos, lípidos, gomas, mucílagos, taninos, enzimas vitaminas y otros.

Pesticidas: son sustancias químicas o mezclas de sustancias, destinadas a matar, repeler, atraer, regular o interrumpir el crecimiento de seres vivos considerados plagas.

Analizando la Lectura El análisis del texto leído nos ayudará a comprenderlo a cabalidad y a cultivar nuestra capacidad inteligente; es decir, desarrollar nuestro cerebro. En esta ocasión usaremos 2 herramientas para el análisis: (1) La Balanza de Semejanzas; (2) El Árbol de Ideas.

La Balanza de Semejanzas representada en la Figura 4, nos ayuda a comparar situaciones diversas y establecer relaciones entre ellas en base a aspectos similares que posean.

1)

Comparemos el ADN con la Familia: El ADN de la sociedad

ADN Biológico

2)

Podría ser la FAMILIA. Su estructura P-S, estaría definida por dos cadenas de relaciones, Padre y Madre; y Padres e Hijos. Ambas cadenas se vinculan mediante valores y prácticas. Valores: el Amor y la Verdad; y prácticas: la Coherencia y la Fidelidad. De la solidez de los vínculos Padre-Madre y Padres–Hijos, depende la solidez de la familia.

De la observancia de los valores y prácticas señaladas, dependerá la calidad de la célula familiar y por ende, la calidad de la sociedad que forman.

Comparemos la Biodervisidad con la Multiculturalidad Multiculturalidad: BIODIVERSIDAD

Estás listo para realizar una ”Tarea Inteligente”, porque pondrás en juego tu imaginación y tu inteligencia: Encuentra otras comparaciones del contenido de la lectura, con otros aspectos de la vida real y verás cuánto más puedes aprender imaginando y comparando.

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Conocimiento en Acciรณn Figura 5: ร rbol de Ideas

3)

Aplicando el ร rbol de Ideas

Como se aprecia en la figura 5 que representa esta herramienta, en el tronco del รกrbol se coloca la o las ideas centrales. En las ramas irรกn las ideas que estรกn directamente vinculadas a las ideas centrales, y finalmente en las hojas, se colocarรก los mensajes que el lector ha captado. Cuanto mรกs ideas y mensajes encuentres, es mejor, pues mรกs profundo serรก tu anรกlisis y mejor serรก tu comprensiรณn de los textos.

Empleando la siguiente tabla realiza el ejercicio.

Ideas Vinculadas a las Ideas Centrales

Ideas Centrales 1)

Mensajes

1)

2)

3)

2)

1)

2)

3)

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¡MANOS A LA OBRA! ¿CÓMO EXTRAER ADN DE CUALQUIER COSA VIVIENTE? A continuación realizaremos un experimento sugerido por el Centro de aprendizaje de Ciencias Genéticas de la Universidad de Utah, de Estados Unidos.

Paso Nº1: Encontrar algo que contenga ADN. Ya que el ADN es el plano de instrucciones para la vida, cualquier cosa viviente contiene ADN. Para este experimento preferimos usar arvejas verdes.

Pero también hay montones de otras fuentes de ADN, como por ejemplo: Espinacas, Hígado de pollo, Cebollas, Brócoli.

Paso Nº 2: Aquí está la parte divertida.

Pon en una licuadora: • Tu fuente de ADN (más o menos 100 ml o 1/2 de taza de arvejas ) • 1/8 de cucharadita de sal de mesa • Agua fría. El doble de la cantidad de tu fuente de ADN (más o menos 200 ml) Licua todo a alta velocidad por 15 segundos. El licuado separa las células de las arvejas unas de otras, por lo que ahora tienes una muy diluida sopa de células de arvejas.

Paso Nº3: Vierte tu sopa de células de arvejas a través de un colador dentro de otro contenedor (como una taza medidora por ejemplo). Mide el volumen de líquido que pasó el colador.

Paso Nº4: Añade como 1/6 de esa cantidad de detergente líquido (más o menos 30 ml o dos cucharadas soperas) y mézclalo. Deja reposar la mezcla entre 5 y 10 minutos.

Paso Nº 5: Vierte la mezcla en tubos de ensayo u en otros contenedores pequeños de vidrio, cada uno como 1/3 lleno.

Paso Nº 6: Añade un poquito de enzima a cada tubo de ensayo y agítalo suavemente. iSé cuidadoso! Si lo agitas demasiado fuerte romperás en ADN haciéndolo más difícil de ver. Usa ablandador de carne como enzima. Si no puedes encontrar ablandador, intenta usar jugo de piña o solución limpiadora para lentes de contacto.

Paso Nº7: Ladea tu tubo de ensayo y lentamente vierte alcohol (isopropílico al 70-95% o alcohol etílico) sobre la pared del tubo de manera que forme una capa sobre la mezcla de arvejas. Sigue vertiendo hasta que tengas en el tubo aproximadamente la misma cantidad de alcohol que de mezcla de arvejas.

El ADN se elevará desde la mezcla de arvejas hasta la capa de alcohol. Puedes usar un palito de madera u otro tipo de gancho para arrastrar el ADN que está en el alcohol.

El alcohol es menos denso que el agua, por lo que flota en la parte superior. La proteína y la grasa irán al fondo, que es la capa acuosa, mientras que el ADN prefiere la capa superior, el alcohol. El ADN es una larga y pegajosa molécula a la que le gusta formar grumos. iFelicitaciones! iAcabas de completar una extracción de ADN!

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Módulo Nº 8: TOMEMOS EL SOL PARA ILUMINAR nuestra vida y nuestra inteligencia

Temas:

El sol en cifras Energía Solar

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VIVENCIA GENERADORA CAPTURANDO EL SOL Vivamos una experiencia inolvidable capturando al sol por un instante: Organizados en grupos y empleando lupas, podremos captar y concentrar los rayos solares y aprovechar esa energía para crear nuestra propia obra de arte. Previamente en un trozo de triplay o madera, debemos dibujar con lápiz la silueta de algo o alguien, un dibujo sencillo.

Con la lupa y nuestros dibujos, salimos al patio u otro lugar soleado. Como una lupa desvía los rayos del Sol, es posible que los concentre a través de la lente, intensificándolos. EL calor concentrado es tan fuerte que es capaz de quemar un triplay por ejemplo. Hay que ir acercando o alejando la lupa de la superficie del triplay hasta se forme el menor círculo posible. Si es una lupa de buena calidad puede llegar a ser un punto... (ver figura). Moviendo este pequeño punto de luz solar concentrada siguiendo las líneas del dibujo en la madera, se va quemando la madera grabando para siempre el dibujo. El resultado es una obra de arte sencilla pero valiosa porque ha sido hecha tomando el sol con nuestras manos, gracias a la lupa. Es como hacer pirograbado con el sol. ¡Atrévete y disfruta la experiencia!

Recomendación importante: Hay que manejar con cuidado el foco de luz solar, porque si puede quemar la madera, mucho más hará con nuestra piel u otro material como la ropa o las plantas. Se recomienda mucha concentración y buen pulso, para que sólo se queme el perfil dibujado en la madera. ¡Buena suerte!

Materiales: • Una lupa grande • Una cubeta con agua • Un lápiz

• Una pieza de madera plana • Y un día con mucho sol Pensando lo vivido: Es momento de analizar la experiencia para desarrollar nuestra inteligencia.

De acuerdo a lo que acabamos de vivir, cómo definiríamos lo que es la energía solar.

De acuerdo a lo que acabamos de vivir, cómo definiríamos lo que es la energía solar.

Necesitamos energías para crecer y desarrollarnos como personas y como pueblo ¿Qué energías son aquellas que nos podrían ayudar en este desafío?

En la experiencia, la lupa hizo el milagro de poner el sol en nuestras manos, para concentrar su energía y aprovecharla para crear algo nuevo. ¿Qué podría compararse con la lupa, que ayude a concentrar energías positivas de todos para lograr cambios que mejoren nuestra calidad de vida?

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Lectura Generadora

Tomemos el sol... para iluminar nuestra vida y nuestra inteligencia El SOL es una estrella, situada a 150 millones de kilómetros de la tierra. Esta estrella singular, junto con los planetas y otros cuerpos que giran en órbitas a su alrededor, constituyen lo que llamamos “El Sistema Solar”. Se formó hace unos 4.650 millones de años y, lejos de permanecer estable, se trata de un sistema dinámico que cambia y evoluciona constantemente.

Pensadores y científicos de todas las épocas hace milenios, se plantearon diversas interrogantes sobre el sol; pero sobretodo, les causaba admiración porque valoraban su poder sobre la vida y sobre la tierra. Tal es el caso de nuestros antepasados de la cultura Inca, quienes consideraban al sol, su dios, y crearon en torno a él muchos mitos y prácticas que les dieron una fuerte identidad y unidad.

Florecimiento de la Espectroscopía A comienzos del siglo XX, surge la ciencia denominada espectroscopia gracias a la cual se hizo posible realizar el estudio de la luz solar, esto nos reveló la naturaleza material del sol. Aún en el siglo XIX se pensaba que el sol era un cuerpo sólido rodeado por una atmosfera de nubes luminosas y hasta hace tan solo 60 años existía la incertidumbre de que fuese una bola

Figura 1: Adoración al Dios Sol

Es una estrella individual, esto quiere decir que no forma parte de ningún otro sistema doble o binario como sabemos ocurre con casi la mitad de las estrellas galácticas. La masa del sol es unas 333 000 veces la de la tierra, y su densidad media es 1,41 veces la del agua. Tiene un diámetro de 1 392 000 Km (aproximadamente 109 veces el de la tierra). El sol gira sobre sí mismo, una vuelta completa, cada 25,4 días, aproximadamente. El período de rotación varía con la latitud y es de casi 25 días en el ecuador solar y 34 días en la proximidad de los polos.

Su composición química, incluye a más de 60 elementos, que a causa de las altas temperaturas se hallan en forma de átomos individuales, frecuentemente ionizados. El hidrógeno es el elemento más abundante, le sigue el helio.

El sol realiza un movimiento de traslación alrededor del centro de la galaxia y va describiendo una órbita circular. El Sol, y a la vez todo el Sistema Solar, gira en torno al centro de la Vía Láctea a una velocidad de una vuelta cada 200 millones de años.

El sistema solar comprende el Sol, los planetas, 64 satélites de los planetas, gran número de cuerpos menores (cometas y asteroides) y el medio interplanetario. Se divide en sistema solar interno y externo. Así, el sistema solar interno contiene: el Sol, Mercurio, Venus, la Tierra y Marte; y el externo: Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón (este último no se considera un planeta).

El sol es la estrella más cercana a la Tierra, constituyendo su principal fuente de energía, la que nos llega principalmente en forma de luz y calor. Contiene más del 99% de toda la materia del Sistema Solar, y ejerce una fuerte atracción sobre los cuerpos, haciéndolos girar a su alrededor, lo que conocemos como órbitas.

Contiene combustible suficiente para seguir activo durante 5000 millones de años más.

ENERGÍA SOLAR Figura 2: Sistema Solar

Como ya se dijo, el sol produce constantemente energía en forma de radiación solar que llega hasta nuestro planeta, dotándonos de energía luminosa y calórica.

Su energía proviene de constantes explosiones nucleares que se producen en

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su interior producto de la quema de hidrógeno el cual se transforma en helio: cada segundo se transforman 700 toneladas de hidrógeno en cenizas de helio. La energía en la luz solar esta en forma de radiación electromagnética desde longitudes de onda infrarrojas (longitudes largas), hasta ultravioleta (longitudes cortas).

Cada año el sol arroja 4 mil veces más energía que la que consumimos, por lo que su potencial es prácticamente ilimitado. La intensidad de energía disponible en un punto determinado de la tierra depende, del día del año, de la hora y de la latitud. Además, la cantidad de energía que puede recogerse dependerá de la orientación del dispositivo receptor. Actualmente es una de las energías renovables más desarrolladas y usadas en todo el mundo.

En la sociedad actual, utilizamos la energía solar de diversas maneras. La radiación directa nos sirve para secar (ropa, frutas), calentar y cocinar. Se usa también para generar electricidad. Algunas plantas de generación eléctrica solar utilizan la radiación solar para calentar agua y transformarla en vapor; el vapor moviliza a una turbina conectada a un generador que transforma el movimiento en electricidad.

La luz solar puede también transformarse directamente en electricidad, utilizando celdas y paneles fotovoltaicos fabricados con silicio.

Varias celdas fotovoltaicas conectadas en serie forman un panel fotovoltaico (ver figura 3). La energía generada por estos paneles tiene diversos usos: cocinas, automóviles eléctricos, calculadores, teléfonos, etc.

La energía solar en el Perú es en muchos lugares del territorio, lo suficientemente alta y uniforme (comparada con otros países) para ser considerada como una fuente energética utilizable para fomentar el desarrollo de nuestras comunidades.

Figura 3: Celdas y Paneles Fotovoltaicos

Según el atlas de energía solar, la radiación solar en el Perú es más alta en la zona de la Sierra (5-6 Kwh/m2-día) que en la selva y la costa (4-5 Kwh/m2-día) con una variación de +/- 20% durante el año. Esta cifra aumenta de norte a sur. Por ejemplo, Lima tiene en promedio 5.13 Kwh/m2-día, mientras que Arequipa 6.08 Kwh/m2-día.

Colectores Solares para uso doméstico Los colectores solares pueden ser montados en el techo de una Figura 4: Sistema Colector de Energía Solar casa. Deben ser instalados con un cierto ángulo dependiendo de la latitud de la ubicación. Generalmente un sistema de energía solar térmica está constituido por los siguientes subsistemas: a) El sistema de captación.- formado por colectores solares. Su misión es captar la energía solar para transformarla en energía térmica, b) El sistema de acumulación.- constituido por un depósito para colectar el agua caliente generada. Permite aprovechar al máximo las horas de Sol ,acumulando la energía en aquellos momentos del día en que esto sea posible.. c) El sistema hidráulico.- Bombas y tuberías por donde se distribuirá el fluido caliente.

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Afirmando conceptos básicos Para una mejor comprensión del texto leído, es preciso afirmar algunos conceptos que allí aparecen. En esta sección se presentan sus definiciones y se proponen actividades complementarias para consolidar su comprensión.

Estrella: es todo objeto astronómico que brilla con luz propia.

Galaxias: son agrupaciones de miles de millones de estrellas.

La Vía Láctea: es la galaxia espiral en la que se encuentra el Sistema Solar y, por ende, la Tierra.

Altitud. ^ Es la distancia vertical entre un punto situado sobre la superficie terrestre o la atmósfera y el nivel medio del mar. Sus unidades son: metros sobre el nivel del mar (msnm) Altura. ^ Es la distancia vertical entre dos puntos situados en diferentes posiciones. Unidad: metro (m)

Partes del Sol:

Latitud: Distancia de un lugar al ecuador de la tierra.

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo.

Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuentemente se expresa en g/cm3.

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Analizando la Lectura Generadora En esta lectura generadora, se alcanza información muy interesante sobre el sol y su inmenso valor para la tierra y el universo. A continuación, la analizaremos empleando un instrumento inteligente denominado:

“Estrella del Conocimiento”. ¿Has oído hablar de ella? ¿Crees que exista una estrella del conocimiento?

Por supuesto que sí. ¡Tú la vas a crear!

Para ello, se hace uso del llamado “Diagrama Estrella” que se presenta a continuación.

La Estrella tiene escrito en el centro un hecho que aparece en el texto leído, al que le llamamos “el hecho estrella”.

Tu trabajo consiste en encontrar en el texto presentado, otros hechos que estén relacionados directamente con “el hecho estrella”.

Cada uno de tus hallazgos lo colocarás en una de las puntas de la estrella hasta completarla. Así habrás creado “la estrella del conocimiento”; pero lo que es más importante, habrás ejercitado y desarrollado tu inteligencia.

¡A trabajar!

DIAGRAMA ESTRELLA Nº1

El SOL es una estrella

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DIAGRAMA ESTRELLA Nº2

El Sol produce constantemente energía solar

El Colector Solar sirve para aprovechar la energía solar

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Identificando Problemas Relevantes Con ayuda de la siguiente tabla, señala 1, 2 ó 3 problemas que hayas encontrado en la situación presentada en la “Lectura Generadora”, o que se deriven de ella. Asimismo, explica si los problemas identificados de alguna manera afectan la calidad de vida de los niños y jóvenes.

Descripción del problema

Explica cómo los problemas identificados afectan a los niños y jóvenes

Problema: Problema: Problema:

¡Manos a la Obra!

En base al conocimiento adquirido y con la información contenida en los diagramas estrella, te invitamos a que realices las siguientes actividades: 1.

Produce un texto de no más de tres líneas, para informar a tus compañeros sobre la importancia del sol y su energía.

2.

Responde en grupo las siguientes preguntas, en no más de 3 líneas: ¿Por qué se puede comparar el sistema solar con el modelo de sociedad peruana?

3.

¿Así como la energía solar determina la vida en el planeta, cuál es la energía que es capaz de producir felicidad entre las personas? Explique.

4.

¿Qué mecanismos sociales podemos emplear que al igual que el colector solar, capten lo mejor de las personas para hacer más grande nuestro Perú?

5.

Como grupo, elaboren un Boletín con sus respuestas, y vayan clase por clase, entregando el boletín y explicando su contenido. ¡ATRÉVETE A CONSTRUIR UN CALENTADOR DE AGUA CASERO CAPTANDO ENERGÍA SOLAR!

6.

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Práctica sobre Colectores Solares Objetivos: 1.

2.

Comprender el mecanismo de captación de la energía solar.

Evaluar cuantitativamente la cantidad de calor acumulada en el colector.

Determinar el calor ganado por el agua.

Equipos e Instrumentos: 1.

2.

3.

4.

5.

Módulo colector de energía por radiación.

Un Multímetro con termocuplas (Sensores de temperatura).

Un Cronómetro.

Una Probeta de 25 cc.

Transportador y Regla

Materiales: 1.

2.

3.

4.

5.

Agua de uso doméstico.

Agua fría (7 a 9 ºC).

Focos de 50 W y de 100 W. 2 Vasos de plástico.

1 Paño absorbente.

Módulo Colector

Descripción del Módulo Colector 1

Lámpara de 100 Watts

2

Soporte del tubo colector, con eje móvil

3

Mangueras para ingresar y evacuar el agua

4

Tubo de cobre captador del calor

5

Cápsula de vidrio (tubo de ensayo)

6

Probeta para medir el flujo de agua

7

Jeringa para inyectar el agua al colector

8

Base que fija el dispositivo colector

Procedimiento: 1.

2.

Verificar la disponibilidad de los equipos, instrumentos y materiales.

Ubicar la lámpara en lugar seguro de modo que la luz que proyecta incida en el tubo colector del módulo.

Conectarla al servicio eléctrico.

3. Colocar el foco de 100 W. en la lámpara y encenderla.

4. Fijar la posición del colector: medir ángulo de inclinación del plano colector y la distancia del foco al punto de mayor incidencia en el colector.

5. Organizarse de manera que estas medidas se mantengan durante toda la experiencia.

6. Tomar la hora de inicio del experimento poniendo en marcha el cronómetro.

7.

A su vez colocar la termocupla en el extremo descubierto del tubo de cobre del colector y registrar el tiempo por cada grado centígrado de temperatura que aumenta.

8. Esperar hasta alcanzar 25 ºC o más en el tubo de cobre.

9. Medir la temperatura del agua fría.

10. Llenar el colector con esta agua empleando la jeringa del módulo. Detener la operación de llenado a penas salga una gota por la manguera de salida del colector.

11. Dejar el agua en el interior del colector durante 1 minuto.

12. Evacuar el agua del colector, medir su temperatura final, y medir su volumen con la probeta.

Repetir a experiencia modificando el ángulo de incidencia, o la distancia al foco.

Anotar los nuevos resultados y compara con las otras experiencias.

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Experimento: Colector Solar

Hoja de recojo de información

Participantes: _________________________________________________________________________________ Coordinador(a): ___________________________________

Fecha: _______________________________

Hora Inicio: ____________ Hora Término: ____________

Prueba Nº Ángulo del Colector Distancia del Foco al (Grados) Colector (cm)

Temperatura del agua (º C) Inicial

Final

Volumen de agua caliente (ml)

Registro de la Temperatura del Cobre: Tiempo Tc (seg) Temperatura de Tubo de Cobre (ºC)

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Observaciones

Tiempo Tc (seg) Temperatura de Tubo de Cobre (ºC)

Observaciones

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Cálculo del Calor Ganado del Sol Para determinar el calor ganado o perdido Q por una sustancia de masa m reflejada en un cambio de temperatura T esta dado por:

Q=m.Ce. T

Donde: Q: cantidad de calor ganado o perdido, en Calorías (Cal) Ce: calor específico de la sustancia, en Calorías/gramo ºC T : cambio de temperatura experimentado por la sustancia, º C _____________________________________________________________________________________________

¿Cuánto Calor ganó el cobre?

Para calcular el calor ganado por el cobre del colector se requiere conocer la temperatura inicial y final del cobre, su calor específico, y la masa del cobre del colector. Con estos datos, se aplica la ecuación:

Q=m.Ce. T Donde: m = masa del cobre del colector Ce = Calor específico del cobre = 0,093 [ Cal/ g • ºC ] T = Temperatura final del cobre – Temperatura inicial del cobre

¿Cuánto Calor ganó el agua?

Para calcular el calor ganado por el agua es preciso conocer la temperatura inicial y final del agua, su calor específico promedio en ese rango de temperaturas, y la masa de agua calentada. Con estos datos, se aplica la ecuación:

Q=m.Ce. T Donde: m = Masa de agua calentada = Volumen de agua caliente x Densidad del agua a su temperatura final.

Ce = Calor específico promedio del agua T = Temperatura final del agua – Temperatura inicial de agua Nota importante: Para obtener las propiedades del agua a la temperatura deseada, se usan los datos de la tabla de propiedades interpolando para obtener el valor.

Propiedades del agua Calor específico del agua ( cal g-1 °K-1 ) y densidad (g/ml) a distintas temperaturas (t/°C)

Temperatura (ºC)

Calor Específico (cal g-1 °C-1)

Densidad g/ml

0

1.0074

0,9998

5

1.0037

10

1.0013

15

1.0000

20

0.9988

25

0.9983

30

0.9980

0,9997 0,9982 0,9956

¡Felicitaciones, has concluido un maravilloso viaje inteligente por el sol!

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